Благодаря развитию современных методов лабораторной диагностики у нас наконец появилась возможность провести всестороннюю «омиксную» оценку человека, включая его последовательность ДНК (полный геном), регуляторных меток на ДНК (эпигеном), совокупности РНК (транскриптома), совокупности белков (протеома) и низкомолекулярных метаболитов (метаболома), микробиома, аутоантител. Каждый из нас обладает поистине уникальным биологическим содержанием, и эти уникальные индивидуальные данные и информация, создают беспрецедентную возможность улучшить лечение и разработать профилактические стратегии для сохранения здоровья.

На данный момент получение «омиксных» данных не является медицинской услугой, но знания о том, как их интерпретировать стремительно накапливаются. Сегодня мы рады предложить вам платформу для хранения и интерпретации результатов полноомиксного профилирования.

Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит информацию, представленную в виде генетического кода — последовательности повторяющихся блоков-нуклеотидов, которая необходима для построения белков. Геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК. [1]

Хотя основной известной функцией ДНК является кодирование структуры белков, лишь менее 1% последовательности ДНК непосредственно кодирует белки. На данный момент все ещё сохраняется дискуссия относительно точного общего количества генов в человеческом геноме, и последние подсчеты предлагают версию 21 306 генов [1].

Геном

[1] Mihaela Pertea et al. Thousands of large-scale RNA sequencing experiments yield a comprehensive new human gene list and reveal extensive transcriptional noise.

Транскриптом — это совокупность всех «транскриптов», то есть молекул, получающихся в результате считывания активных генов в масштабе всего организма или отдельной клетки. Такими молекулами являются матричные РНК (по аналогии с генами несут информацию о последовательности аминокислот в белках) и некодирующие РНК (не являющиеся матрицами для синтеза белков, но имеющие регуляторные функции) [1].

В отличие от генома, преимущественно одинакового для всех клеток одной линии, транскриптом может сильно меняться в зависимости от условий окружающей среды и типа дифференцировки клеток. Ввиду того, что понятие «транскриптом» включает в себя все транскрипты, он также отражает профиль экспрессии генов в данный момент времени, что может быть особенно полезно для понимания молекулярных основ заболеваний человека.

Транскриптом

[1] Henry M. Krause et al., The New RNA World: Growing Evidence for Long Noncoding RNA Functionality

Протеом (от слова «протеин» – «белок») – совокупность молекул белка, производимых клеткой, тканью или организмом в определённый период времени при данных условиях. Под условиями подразумевается состояние организма: гормональный фон, хронические заболевания и инфекции, состояние обмена веществ и пр. Полный протеом организма – совокупный набор протеомов всех клеток. [1]

Каждый белок имеет специфическую функцию, зависящую от соответствующего гена. Однако в то время, как геном определяется последовательностью нуклеотидов, протеом не сводится к сумме последовательностей аминокислот. Протеом включает в себя также пространственные структуры всех содержащихся в нём белков и функциональное взаимодействие между ними.

Протеом

Метаболом — это совокупность всех исходных, промежуточных и конечных продуктов метаболизма и их количественное содержание в клетке, ткани, органе или организме в данный момент времени. Он находится в сильной зависимости от того, что человек ест, где он живет, от времени суток, времени года, общего состояния его здоровья и даже от уровня стресса. [1]

Метаболические профили могут дать мгновенный снимок клеточных процессов, причем изучение некоторых биологических процессов вообще затруднительно осуществлять без использования метаболомных биомаркеров [3]. Входящие в метаболом низкомолекулярные вещества могут образовываться в организме естественным путем (например, некоторые сахара, гормоны и пигменты) или поступать извне (например, медицинские препараты, техногенные токсины и пищевые добавки).

Метаболом

[4] Burcu F. Darst et al., “Longitudinal plasma metabolomics of aging and sex”.

Органный уровень организации – это когда две или более ткани работают вместе для выполнения определенной функции. Например, мочевой пузырь состоит из внутренней оболочки эпителиальной ткани, соединенной различными соединительными тканями с (гладкими) мышцами. По всему мочевому пузырю также находятся нейроны, которые контролируют мышечную ткань, заставляя ее сокращаться или расслабляться во время рефлекса мочеиспускания. Это указывает на единую цель функционирования указанных тканей в составе одного органа.
Системный уровень организации – когда два или более органов работают вместе для конкретной функции. Упомянутый мочевой пузырь в сочетании с почками (другим органом) и мочеточниками («трубками», соединяющими почки с мочевым пузырем, образуют мочевыделительную систему (или мочевыводящие пути). Мочевыделительная система – одна из одиннадцати систем организма, которые можно исследовать с помощью системной анатомии [1].

Системы

[1] Fabio Grizzi et al. “The complexity of anatomical systems”

Микробиом – это совокупность микробных сообществ, существующих в тесной взаимосвязи с организмом человека, прежде всего в кишечнике. Микробиом представляет собой устойчивую совокупность микроорганизмов. Его наличие и состав определяет целый ряд важных процессов: от метаболических и иммунных до когнитивных, а отклонение его состава от нормы приводит к развитию разнообразных патологических состояний: болезней кишечника], аллергических и аутоиммунных заболеваний, сахарного диабета, ожирения и даже нейродегенеративных и онкологических заболеваний [1].

Изначальный качественный и количественный состав микробиома определяется во младенчестве и изменяется в зависимости от употребляемой пищи. Как показывают исследования, с возрастом видовой состав бактерий меняется и разнообразие микробиоты сильно снижается в пожилом возрасте. В первую очередь такое смещение состава микрофлоры сказывается на состоянии иммунной системы, и влияет на интенсивность возраст-зависимого хронического воспаления.

Микробиом

[1] Ravinder Nagpal “Gut microbiome and aging: Physiological and mechanistic insights.”

Это совокупность факторов окружающей среды, влияющей на регуляцию генов и индивидуальное развитие организмов. Экспозом, в отличие от генома, транскриптома и других «омиксов», не является внутренним параметром. Учет вклада окружающей среды необходим для прогнозирования фенотипа организма, а также подбора стратегии персонализированного лечения.
Такое воздействие может быть определено как мера всех воздействий на человека в течение жизни и как эти воздействия связаны со здоровьем. [1]

Экспозом

[1] Avraham Ebenstein et al. “New evidence on the impact of sustained exposure to air pollution on life expectancy from China’s Huai River Policy”