Медицинская химия играет ключевую роль в ранней диагностике,
мониторинге и прогнозировании онкологических заболеваний. Основу
химической диагностики составляют биохимические маркёры,
электрофоретические, хроматографические и иммунологические методы,
позволяющие выявлять патологические изменения на молекулярном уровне
задолго до клинической манифестации опухоли.
Биохимические маркёры
опухолей
1. Онкомаркёры белковой природы Белковые онкомаркёры
характеризуются специфической экспрессией в опухолевых клетках и могут
определяться в крови, моче или тканях. Ключевые группы:
- Гликопротеины: α-фетопротеин (AFP) используется для
диагностики гепатоцеллюлярной карциномы и эмбриональных опухолей.
- Ферменты: щелочная фосфатаза, лактадгидрогеназа
(LDH), протеинкиназы выявляются при опухолевой активности и
метастатическом процессе.
- Онкомаркёры плазменной мембраны: HER2/neu, EGFR —
важны для оценки прогноза и выбора целевой терапии.
2. Метаболические маркёры Опухолевые клетки
демонстрируют изменённый метаболизм, что проявляется повышением
концентраций аминокислот, пуриновых и пирамидиновых производных, лактата
и других метаболитов. Например, высокий уровень поламинов связан с
ростом колоректальных и предстательных опухолей.
3. Генетические и эпигенетические маркёры Изменения
на уровне ДНК и РНК включают:
- мутации онкогенов (KRAS, BRAF),
- инактивацию супрессорных генов (TP53, BRCA1/2),
- аномальные метилирования промоторов, влияющие на экспрессию генов,
контролирующих клеточный цикл.
Методы химического анализа
1. Хроматографические методы
- Жидкостная хроматография высокого давления (HPLC)
позволяет выявлять низкомолекулярные метаболиты опухолевого
происхождения с высокой чувствительностью.
- Газовая хроматография (GC) применяется для анализа
летучих метаболитов, характерных для определённых типов опухолей.
2. Спектрофотометрические и спектроскопические
методы
- УФ/видимая спектрофотометрия используется для
количественного определения белковых и ферментативных маркёров.
- Масс-спектрометрия (MS) обеспечивает идентификацию
белков и пептидов с высокой точностью, применима в протеомике
опухолей.
- ЯМР-спектроскопия выявляет структурные изменения
метаболитов и липидного состава клеток.
3. Иммунохимические методы
- ИФА (ELISA) — стандарт для количественного
определения белковых онкомаркёров в сыворотке.
- Вестерн-блоттинг — позволяет анализировать
экспрессию отдельных белков в тканях и клеточных линиях.
- Иммуногистохимия (IHC) — визуализирует
распределение антигенов в тканях, что важно для морфологической
диагностики.
4. Электрохимические и молекулярные методы
- Электрохимические датчики применяются для быстрого
выявления ферментов и малых молекул в биологических жидкостях.
- ПЦР и секвенирование используются для обнаружения
мутаций и хромосомных аномалий, включая circulating tumor DNA (ctDNA) в
плазме крови.
Интерпретация биохимических
данных
Выявление онкомаркёров требует комплексного подхода:
- концентрации маркёров сопоставляются с нормальными диапазонами с
учётом пола, возраста и сопутствующих заболеваний,
- анализ динамики маркёров позволяет оценить эффективность терапии,
прогрессирование или рецидив опухоли,
- комбинирование нескольких маркёров повышает чувствительность и
специфичность диагностики.
Перспективные направления
Разработка мультиомных панелей, включающих протеомику, метаболомику и
геномику, позволяет создавать интегральные биохимические профили
опухолей. Использование наноматериалов и сенсорных платформ повышает
чувствительность детекции в ранних стадиях заболевания.
Персонализированная химическая диагностика обеспечивает точное
прогнозирование и выбор таргетной терапии, что является ключевым
элементом современной онкологии.