OMICS TECHNOLOGY: THE ROLE AND SIGNIFICANCE FOR PERSONALIZED MEDICINE

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2019-04-01

M.A. Paltsev(1), A.S. Chemezov(1), N.S. Linkova(2, 3), A.O. Drobintseva(4), V.O. Polyakova(2, 4, 5), N.N. Belushkina(1), I.M. Kvetnoy(2, 4, 5, 6) 1-Center of Immunology and Molecular Biomedicine of the faculty of biology of the M.V. Lomonosov Moscow State University, Lenin Hills, 1, Moscow, 119234, Russian Federation; 2-Saint Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology, Dynamo pr., 3, Saint Petersburg, 197110, Russian Federation; 3-Academy of Postgraduate Education of the Federal Medical-Biological Agency of Russia, Volokolamskaya str., 91, Moscow, 125371, Russian Federation; 4-Ott Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology, Mendeleyevskaya line, 3, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation; 5-Saint Petersburg State University, Universitetskaya emb., 7/9, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation; 6-Saint Petersburg Research Institute of phthisiopulmonology, Ligovsky prospect 2–4, Saint Petersburg, 191036, Russian Federation E-mail: miayy@yandex.ru

Personalized medicine implements new methods of molecular diagnostic for increasing the efficacy of the treatment of patients and the verification of the liability to diseases. Thus the search, development and applying modern methods and technologies of biomedicine and biophysics is the important goal of this innovation area of knowledge. The goal of the review is the analysis of the applicability of omics technology (genomic, proteomic, metabolomics, pharmacogenomics) in personalized medicine. There is the description of the genomic ability for analysis circulating tumor DNA by liquid biopsy, micro RNA investigation as a biomarker of the pathology of cardiomyocytes and endotheliocytes, violation of fibrosis, angiogenesis, myocardial ischemia. There was described the data of proteomic application for creating of the oncomarkers panel and molecular markers of cardiovascular pathology. There is information about perspectives of metabolomics for the diagnosis of the gastro-intestine pathology. Pharmacogenomics proves to be an effective approach for predicting the side-effects of drugs in diabetic patients. Thus, omics technologies are the fundamental and practical base for personalized medicine investigation.
Keywords: 
personalized medicine, omics technologies, genomic, proteomic, pharmacogenomics, metabolomics

Список литературы: 
  1. Белушкина Н.Н., Чемезов А.Н., Пальцев М.А. Персонализированная медицина: от идеи до внедрения в практическое здравоохранение. Молекулярная медицина. 2018; 3: 9–15. https://doi.org/10.29296/24999490-2018-05-01
  2. [Belushkina N.N., Chemezov A.N., Paltsev M.A. Personalized medicine: from idea to implementation in practice of public health service // Molekulyarnaya Meditsina. 2018; 3: 9–15 (in Russian)]
  3. Пальцев М.А., Кветной И.М., Полякова В.О., Линькова Н.С., Костылев А.В. Сигнальные молекулы: место и роль в персонифицированной диагностике, лечении и профилактике социально значимых заболеваний. Молекулярная медицина. 2012; 5: 3–8. [Paltsev M.A., Kvetnoy I.M., Polyakova V.O., Linkova N.S., Kostylev A.V. Signal molecules: the place and the role in personalized diagnostic, treatment and profilactic of social significant diseases. Molekulyarnaya Meditsina. 2012; 5: 3–8 (in Russian)]
  4. Foroutan B. Personalized medicine: a review with regard to biomarkers. J. of Bioequivalence & Bioavailability. 2015; 7 (6): 244–56.
  5. Петров В.И., Шишиморов И.Н., Магницкая О.В., Толкачев Б.Е. Персонализированная медицина: эволюция методологии и проблемы практического внедрения. Вестник ВолгГМУ. 2016; 1 (57): 3–11. [Petrov V.I., Shishimorov I.N., Magnickaya O.V., Tolkachev B.E. Personalized medicine: evolution of methodology and the problems of practical implementation. Vestnik VolgGMU. 2016; 1 (57): 3–11 (in Russian)]
  6. Di Paolo A., Sarkozy F., Ryll B., Siebert U. Personalized medicine in Europe: not yet personal enough? BMC Health Serv Res. 2017; 17 (1): 289.
  7. Жуков Н.В., Зарецкий А.Р., Лукьянов С.А., Румянцев С.А. Исследование циркулирующей опухолевой ДНК (жидкая биопсия). Перспективы использования в онкологии. Онкогематология. 2014; 4: 28–36. [Zhukov N.V., Zareckij A.R., Lukyanov S.A., Rumyancev S.A. Circulating tumor DNA detection (liquid biopsy): prospects in oncology. Onkogematologia. 2014; 4: 28–36 (in Russian)]
  8. Cheung A.H., Chow C., To K.F. Latest development of liquid biopsy. J. of Thoracic Disease. 2018; 10: 1645–51.
  9. Panoutsopoulou K., Avgeris M., Scorilas A. MiRNA and long non-coding RNA: molecular function and clinical value in breast and ovarian cancers. Expert of Molecular Diagnostics. 2018. https://doi.org/10.1080/14737159.2018.1538794
  10. Манак Н.А. Персонализированная и трансляционная медицина: новые подходы к лечению. Здравоохранение. 2014; 9: 41–5. [Manak N.A. Personalized and translational medicine: new approaches to treatment. Zdravoohranenie. 2014; 9: 41–5 (in Russian)]
  11. Аушев В.Н. МикроРНК: малые молекулы с большим значением. Клиническая онкогематология. 2015; 8 (1): 1–12. [Aushev V.N. MicroRNA: Small molecules of great significance. Klinicheskaya onkogematologia. 2015; 8 (1): 1–12 (in Russian)]
  12. Raschella G., Melino G., Gambacurta A. Cell death in cancer in the era of precision medicine. Springer nature. 2018. https://doi.org/10.1038/s41435-018-0048-6.
  13. Beale D.J., Jones O.A., Karpe A.V., Dayalan S., Oh D.Y., Kouremenos K.A., Ahmed W., Palombo E.A. A Review of Analytical Techniques and Their Application in Disease Diagnosis in Breathomics and Salivaomics Research. Int J. Mol. Sci. 2016; 18 (1): 24.
  14. Медведева Е.А., Суркова Е.А., Лимарева Л.В., Щукин Ю.В. Молекулярные биомаркеры в диагностике, стратификации риска и прогнозировании хронической сердечной недостаточности. Российский кардиологический журнал. 2016; 8 (136): 86–91. [Medvedeva Е.А., Surkova Е.А., Limareva L.V., Shchukin Y.V. Molecular biomarkers for diagnostics, risk stratification and prediction of chronic heart failure. Rossijskij kardiologicheskij zhurnal. 2016; 8 (136): 86–91 (in Russian)]
  15. Грудянов А.И., Ткачева О.Н., Аврамова Т.В., Хватова Н.Т. Системные воспалительные маркеры как факторы прогрессирующего течения хронического генерализованного пародонтита у пациентов с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний. Пародонтология. 2015; 3 (76): 37–41. [Grudyanov A.I., Tkacheva O.N., Avraamova T.V., Khvatova N.T. Systemic inflammatory markers as factors of progressive currents of chronic generalized periodontitis at patients with high risk of cardiovascular diseases. Parodontologiya. 2015; 3 (76): 37–41 (in Russian)]
  16. Пальцев М.А., Сараев Г.Б., Бунин В.А., Белушкина Н.Н., Поправка Е.С., Линькова Н.С., Козлов К.Л., Седова Е.В., Мурсалов С.У., Кветной И.М. Слюна как биологический объект для неинвазивной молекулярной диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Молекулярная медицина. 2018; 16 (5): 3–8. [Paltcev M.A., Saraev G.B., Bunin V.A., Belushkina N.N., Popravka E.S., Linkova N.S., Kozlov K.L., Sedova E.V., Mursalov S.U., Kvetnoy I.M. Saliva as an biological object for non-invasive molecular diagnostic of cardio-vascular diseases. Molecular Medicine. 2018; 16 (5): 3–8 (in Russian)]
  17. Тлегенов А.Ш., Абылайулы Ж., Богенбай Г.А. Метаболомические исследование: взгляды клинициста. Вестник КазНМУ. 2017; 1: 158–60. [Tlegenov A.Sh., Abylayuly G., Bogenbay G.A. Metabolomic researches: clinician’s views. Vestnik-kazNMY. 2017; 1: 158–60 (in Russian)]
  18. Тлегенов А.Ш., Богенбай Г.А. Перспективы внедрения ОМИКС-технологий персонализированной медицины. Вестник КазНМУ. 2017; 1: 160–2. [Tlegenov A.Sh., Bogenbay G.A. The prospects of implementation of omics – technologies of personalized medicine. Vestnik-kazNMY (Russian). 2017; 1: 160–2 (in Russian)]
  19. Ситкин С.И., Ткаченко Е.И., Вахитов Т.Я., Орешко Л.С., Жигалова Т.Н. Метаболом сыворотки крови по данным газовой хроматографии – масс-спектрометрии (ГХ-МС) у пациентов с язвенным колитом и больных целиакией. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2013; 12: 44–57. [Sitkin S.I., Tkachenko E.I., Vahitov T.Y., Oreshko L.S., ZHigalova T.N. Blood serum metabolom according to gas chromatography – mass spectrometry (GC-MS) in patients with ulcerative colitis and patients with celiac disease. Eksperimentalnaya i klinicheskaya gastroehnterologiya. 2013; 12: 44–57 (in Russian)]
  20. Johnson J.A. Pharmacists should jump onto the clinical pharmacogenetics train. Am. J. Health Syst Pharm. 2016; 73 (23): 2013–6.
  21. Mini E., Nobili S. Pharmacogenetics: implementing personalized medicine. Clin. Cases in Mineral and Bone Metabolism. 2009; 6 (1): 17–24.
  22. Барышева В.О., Кетова Г.Г. Персонализированная медицина: реализация фармакогенетики в практике. Непрерывное медицинское образование и наука. 2016; 11 (1): 4–7. [Barysheva V.O., Ketova G.G. Personalized medicine: pharmacogenetics implementation in practice. Nepreryvnoe medicinskoe obrazovanie i nauka. 2016; 11 (1): 4–7 (in Russian)]
  23. Ingelman-Sundberg M. Personalized medicine into the next generation. J. of Internal Medicine. 2015; 277: 152–4.
  24. Ehmann F., Caneva C., Prasad K., Paulmichl M., Maliepaard M., Llerena A., Ingelman-Sundberg M., Papaluca-Amati M. Pharmacogenomic Information in Drug Labels. European Medicines Agency perspective. Pharmacogenomics J. 2015; 15 (3): 201–10.
  25. Maliepaard M., Nofziger C., Papaluca M., Zineh I., Uyama Y., Prasad K., Grimstein C., Pacanowski M., Ehmann F., Dossena S., Paulmichl M. Pharmacogenetics in the evaluation of new drugs: a multiregional regulatory perspective. Nat Rev Drug Discov. 2013; 12 (2): 103–15.
  26. Дедов И.И., Шестакова М.В. Персонализированная терапия сахарного диабета: путь от болезни к больному. Терапевтический архив. 2014; 10: 4–9. [Dedov I.I., Shestakova M.V. Personalized therapy for diabetes mellitus: the path from disease to the patient. Terapevticheskij arhiv. 2014; 10: 4–9 (in Russian)]
  27. Хохлов А.Л., Яворский А.Н., Поздняков Н.О., Рыбачкова Ю.В., Емельянов Е.С., Хохлов А.А., Миоошников А.Е., Поздняков С.О. Клинико-генетические аспекты терапии пациентов с атеросклерозом. Архив внутренней медицины. 2018; 1: 45–51. [Khokhlov A.L., Iavorskii A.N., Pozdniakov N.O., Rybachkova J.V., Emelianov E.S., Khokhlov A.A., Miooshnikov A.E., Pozdniakov S.O. Pharmacogenetic features of therapy of patients with atherosclerosis. Arkhivie vnutrennei meditsiny. 2018; 1: 45–51 (in Russian)]