Малахо Софья Гарифовна к.б.н . с .н.с . ИТЦ БАСиП РАН

1. Персонифицированная медицина, генетические карты и специализированные информационные технологии в работе физкультурно-оздоровительных диспансеров Малахо Софья Гарифовна к.б.н. с.н.с. ИТЦ БАСиП РАН

2. ОДИН ЧЕЛОВЕК ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ДРУГОГО НА 0.1% ГЕНОМАЭТО ВСЕГО ЛИШЬ 30 ГЕНОВИЗ 30 ТЫСЯЧ ИЛИ 3 МЛН. ОСНОВАНИЙ ИЗ 3 МЛРД. Секвенирование – определение нуклеотидной последовательности ДНК, РНК Генетический паспорт — это индивидуальная генетическая карта (схема расположения структурных генов и регуляторных элементов, а также генетических маркеров в хромосоме)

3. СЛЕДСТВИЯ ПОЛИМОРФИЗМА • ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К СОМАТИЧЕСКИМ И ОНКОЛОГИЧЕСКИМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ • ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПЕРЕНОСИМОСТЬ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ • ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ВИРУСНЫМ И БАКТЕРИАЛЬНЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ • ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ФАРМАКОДИНАМИКА • СТИЛЬ ЖИЗНИ

4. Цвет волос и глаз, леворукость, рост • Тип мышечной ткани, строение опорно-двигательного аппарата • Эмоциональность • Генетические заболевания • Предрасположенность к заболеваниям (остеопороз, сердечно-сосудистые заболевания, метаболический синдром, рак и т.д.) • Как изменить образ жизни или условия окружающей среды чтобы избежать заболевания: • Корректировка образа жизни (диета, образ поведения, лекарства и корректирующие препараты) • Индивидуальная диагностика и профилактика заболеваний • Составление индивидуальных программ физической нагрузки • Диагностика и корректировка репродуктивного поведения • При возникновении заболеваний: • Диагностика и мониторинг течения заболеваний • Подбор лекарств, вакцин и корректирующих препаратов по индивидуальной схеме применения • Определение гистосовместимости при трансплантации

5. Фармакогеномика и фармакогенетика: восприимчивость к лекарству Лечение лекарством по стандарту Идентификация группы без риска GCTAGCTGCA Генетический тест GCTAACTGCA • Иная дозировка лекарства • Выбор другого лекарства Идентификация группы риска • Генетические различия влияют на: • фармакодинамику лекарства • ответ на лекарства • возникновение побочных реакций (до фатального исхода) • Генетическое тестирование ДО лечения помогает выявлять группы риска и подбирать дозу лекарства или выбирать иное лекарство(например Варфарин) Побочные реакции Адекватный Ответ на лечение

6. Метагеномика Позволяет изучать состав микроорганизмов без их изоляции и культивирования Enterotypes of the human gut microbiome. Nature 2011 Выделено три энтеротипамикробиома (совокупность микроорганизмов кишечника), не зависящих от географического происхождения или режима питания и имеющих различный метаболизм витаминов. Genomic variation landscape of the human gut microbiome. Nature.January 2013 «Специфичный микробиом любого индивидуума постоянен и имеет уникальный метагеномный генотип, свойства которого могут использоваться для разработки персональной диеты и учитываться при приеме лекарств» Зная состав и свойства микробиома индивидуума возможно назначение персонального режима питания, приема лекарственных препаратов, витаминов и БАДов

7. Спортивная генетика (кинезиогеномика) • Гены определяют ответ на тренировки, диеты и другие факторы окружающей среды. • В настоящее время в генетическую карту здоровья и активности входят >200 хромосомных маркеров • 18 митохондриальныхгеноввлияют на физиологические основы организма и раскрывают спортивные «возможности» • Существует вариант так называемого гена "скорости" ACTN3, который может быть связан с спринтерскими способностями. Самые известные спринтеры имеют по крайней мере одну копию этого гена. (более 70% жителей Ямайки и только 30% жителей Австралии) • Возможная связь между ApoE4 вариантом и повышенным риском тяжелых последствий от сотрясения мозга.

8. Выбор спорта в зависимости от характеристик генотипа

9. Схема подготовки рекордсмена генотип + схема тренировок • Выявление генов индивидуальных физических особенностей • Эффекты: подбор индивидуальных схем тренировок + реабилитации • Медицинский контроль за физиологическим состоянием спортсмена Корректировка программ тренировок и восстановления

10. Схема действий Образ жизни Привычки Лекарства Обследования Tebbutt S J et al. Chest 2007;131:1216-1223

11. Визуализация результатов исследований

12. Информационные технологии • Генетические данные - большие массивы информации => необходимость организации баз данных с возможностью экспертной оценки и постоянного обновления. • Конфиденциальность, хранение и защита информации.

13. Структура биобанка Применение Инфраструктура Биоматериал и данные Источник биоматериала Кровь и ее производные (плазма, клетки и т.д.) Хранение при -80С, -196С и комнатной температурах ДНК, РНК Поиск новых мишеней лекарств и диагностикумов Микроскопия, Масс-спектрометрия, Геномика, транкриптомика, протеомикат.д. Замороженные ткани, парафиновые блоки т.д. Фундаментальные исследования Данные анамнеза, история, образ жизни, лечение, данные функциональной диагностики , Кодировка, хранение данных, биоинформатический анализ, статистическая обработка и визулизация Персонифицированная медицина

14. Комплексныеисследования 1. БИОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ– поиск специфических метаболитов Пример: Галактоземия– нарушение обмена веществ на пути преобразования галактозы в глюкозу 2. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ- определение грубых хромосомных нарушений Пример: Транслокация хромосом 9,22 – хронический миелобластный лейкоз Повреждения ДНК сперматозоидов - причина мужского бесплодия 3. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ - секвенирование ДНК на присутствие мутаций, метагеномика, кинезиогеномика 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (УЗИ, МРТ, ЭКГ, Тепловизионное..) ДЕЙСТВИЯ ТРЕНИРОВКИ, РЕАБИЛИТАЦИЯ, ДИЕТЫ, ЛЕЧЕНИЕ, ПИТАНИЕ, ПЛАНИРОВАНИЕ СЕМЬИ и т.д.