Саратовский научно-медицинский ЖУРНАЛ

Влияние биоинженерных и биоинформационных технологий на состояние здоровья населения (обзор)

Год: 2025, том 21 Номер: №2 Страницы: 194-200
Рубрика: Общественное здоровье, организация и социология здравоохранения Тип статьи: Обзор
Авторы: Видяшева И.В., Еругина М.В., Архангельская А.А., Тупикин Д.В., Стрижевская В.Н., Марадудин М.С., Романова Х.С.
Организация: ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России
Резюме:

Цель: определить наиболее значимые биоинженерные и биоинформационные технологии, направленные на сохранение и укрепления здоровья населения. Методика написания обзора. Систематический обзор выполнен по методологии PRISMA (Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses) с использованием баз данных PubMed, eLibrary, Google Scholar, CyberLeninka. Глубина поиска — с 2006 по 2025 г Для написания обзора использовано 50 источников. Заключение. Обзор научных публикаций позволяет утверждать значимость потенциала развития биоинженерных и биоинформационных технологий для улучшения состояния здоровья населения. Анализ исследований, ориентированных на редактирование генома, выявил появление новых технологий (CRISPR/Cas9, CAR-T) в терапии ранее неизлечимых и орфанных заболеваний. Работы в области биоинформатики, связанные с созданием и использованием геномных/клинических баз данных (TCGA, GWASJ, направлены на идентификацию факторов риска и предикторов ряда заболеваний человека. Современные тенденции развития регенеративной медицины направлены на конструирование специализированных тканей и органов (тканеинженерные конструкции, ЗО-печатные модели), определяют сокращение сроков реабилитации и возвращения пациентов к трудовой деятельности. В настоящее время назрела необходимость оценки медицинской, экономической и социальной эффективности каждого из рассмотренных направлений с последующим обоснованием организационных технологий их интеграции в практику здравоохранения.

Литература:
1. van Dam S, Vosa U, van der Graaf A, et al. Gene co-expression analysis for functional classification and gene-disease predictions. Brief Bioinform. 2018;19(4):575-92. DOI:10.1093/bib/bbw139
2. Кащеева Т.К., Кузнецова ТВ., Баранов B.C. Новые технологии и тенденции развития пренатальной диагностики. Журнал акушерства и женских болезней. 2017;66.(2):33-9. DOI:10.17816/JOWD66233-39
3. Grossman RL, Heath АР, Ferretti V, et al. Toward a shared vision for cancer genomic data. N Engl J Med. 2016;375 (12):1109-12. DOI:10.1056/NEJMp1607591
4. Bradfield JP, Qu H-Q, Wang K, et al. A genome-wide me-ta-analysis of six type 1 diabetes cohorts identifies multiple associated loci. PLoS Genet. 2011 ;7(9):e1002293. DOI:10.1371/journal.pgen.1002293
5. Gong L, Chen B, Zhang J, et al. Human ESC-sEVs alleviate age-related bone loss by rejuvenating senescent bone marrow-derived mesenchymal stem cells. J Extracell Vesicles. 2020;9(1): 1800971. DOI:10.1080/20013078.2020.1800971
6. Budd Haeberlein S, Aisen PS, Barkhof F, et al. Two randomized phase 3 studies of aducanumab in early Alzheimer's disease. J Prev Alzheimers Dis. 2022;9(2):197-210. DOI:10.14283/jpad.2022.30
7. Bowles DE, McPhee SW, Li C, et al. Phase 1 gene therapy for Duchenne muscular dystrophy using a translational optimized AAV vector. Mol Ther. 2012;20(2):443-55. DOI:10.1038/mt.2011.237
8. Constable IJ, Lai CM, Magno AL, et al. Gene therapy in neovascular age-related macular degeneration: Three-year follow-up of a phase 1 randomized dose escalation trial. Am J Ophthalmol. 2017;177:150-8. DOI:10.1016/j.ajo.2017.02.018
9. Mclntosh J, Lenting PJ, Rosales C, et al. Therapeutic levels of FVIII following a single peripheral vein administration of rAAV vector encoding a novel human factor VIII variant. Blood. 2013; 121 (17):3335-44. DOI: 10.1182/blood-2012-10-462200
10. Epstein AL, Haag-Molkenteller С Herpes simplex virus gene therapy for dystrophic epidermolysis bullosa (DEB). Cell. 2023; 186(17):3523-3523. e1. DOI:10.1016/j.cell.2023.07.031
11. Shieh PB, Kuntz NL, Dowling JJ, et al. Safety and efficacy of gene replacement therapy for X-linked myotubular myopa-thy (ASPIRO): A multinational, open-label, dose-escalation trial. Lancet Neurol. 2023;22(12):1125-39. DOI:10.1016/S1474-4422 (23)00313-7
12. Kobelt D, Pahle J, Walther W. A brief introduction to current cancer gene therapy. Methods Mol Biol. 2022;2521:346-58. DOI: 10.1007/978-1 -0716-2441-8_1
13. Katayama S, Watanabe M, Kato Y, et al. Engineering of zinc finger nucleases through structural modeling improves genome editing efficiency in cells. Adv Sci (Weinh). 2024;11 (23):e2310255. DOI:10.1002/advs.202310255
14. Stadtmauer EA, Fraietta JA, Davis MM, et al. CRISPR-engineered T cells in patients with refractory cancer. Science. 2020;367(6481):eaba7365. DOI:10.1126/science.aba7365
15. George LA, Ragni MV, Rasko JEJ, et al. Long-term follow-up of the first in human intravascular delivery of AAV for gene transfer: AAV2-hFIX16 for severe hemophilia B. Mol Ther. 2020;28(9):2073-82. DOI:10.1016/j.ymthe.2020.06.001
16. Smith AJ, Bainbridge JW, AN RR. Gene supplementation therapy for recessive forms of inherited retinal dystrophies. Gene Ther. 2012;19(2):154-61. DOI:10.1038/gt.2011.161
17. Mendell JR, Al-Zaidy S, Shell R, et al. Single-dose gene-replacement therapy for spinal muscular atrophy. N Engl J Med. 2017;377(18):1713-22. DOI:10.1056/NEJMoa1706198
18. Wang M, Munoz J, Goy A, et al. CAR T-cell therapy in relapsed or refractory mantle-cell lymphoma. N Engl J Med. 2020;382(14):1331-42. DOI:10.1056/NEJMoa1914347
19. Stepanova VM, Volkov DV, Osipova DS, et al. Targeting CD45 by gene-edited CAR T cells for leukemia eradication and hematopoietic stem cell transplantation preconditioning. Mol Ther Oncol. 2024;32(3):200843. DOI:10.1016/j.omton.2024.200843
20. Cao Y, Sun H, Zhu H, et al. Allogeneic cell therapy using umbilical cord MSCs on collagen scaffolds for patients with recurrent uterine adhesion: A phase I clinical trial. Stem Cell Res Ther. 2018;9(1 ):192-9. DOM 0.1186/s13287-018-0904-3
21. Douglas TEL, Sobczyk K, tapa A, et al. Ca: Mg: Zn: СОЗ and Ca: Mg: СОЗ-tri- and bi-elemental carbonate microparticles for novel injectable self-gelling hydrogel-microparticle composites for tissue regeneration. Biomed Mater. 2017;12(2):025015. DOI:10.1088/1748-605X/aa6200
22. Gupta SK, Mishra NC, Dhasmana A. Decellularization methods for scaffold fabrication. Methods Mol Biol. 2018;1577:1-10. DOI:10.1007/7651_2017_34
23. Lin T, Liu S, Chen S, et al. Hydrogel derived from porcine decellularized nerve tissue as a promising biomaterial for repairing peripheral nerve defects. Acta Biomater. 2018;73:326-38. DOI:10.1016/j.actbio.2018.04.001
24. Gupta SK, Kumar R, Mishra NC. Influence of quercetin and nanohydroxyapatite modifications of decellularized goat-lung scaffold for bone regeneration. Mater Sci Eng С Mater Biol Appl. 2017;71:919-28. DOM 0.1016/j.msec.2016.10.085
25. Chani B, Puri V, Sobti RC, et al. Decellularized scaffold of cryopreserved rat kidney retains its recellularization potential. PLoS One. 2017;12(3):e0173040. DOM0.1371/journal.pone.0173040
26. Song JS, Takimoto K, Jeon M, et al. Decellularized human dental pulp as a scaffold for regenerative endodontics. J Dent Res. 2017;96:640-6. DOM 0.1177/0022034517693606
27. Gauvin R, Chen YC, Lee JW, et al. Microfabrication of complex porous tissue engineering scaffolds using 3D projection stereolithography. Biomaterials. 2012;33 (15):3824-34. DOM0.1016/j.biomaterials.2012.01.048
28. Vidiasheva IV, Abalymov AA, Kurochkin MA, et al. Transfer of cells with uptaken nanocomposite, magnetite-nanoparticle functionalized capsules with electromagnetic tweezers. Biomater Sci. 2018;6(8):2219-29. DOM0.1039/c8bm00479j
29. Kurenov SN, lonita C, Sammons D, Demmy TL. Three-dimensional printing to facilitate anatomic study, device development, simulation, and planning in thoracic surgery. J Thorac Cardiovasc Surg. 2015;149(4):973-9. e1. DOI:10.1016/j.jtcvs.2014.12.059
30. Gupta S, Goil P. Use of 3D printing and virtual 3D imaging to aid mandibular reconstruction; A low cost, easy and reproducible methodology at our centre. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2021;74(5):1101-60. DOI:10.1016/j.bjps.2020.10.078
31. Auricchio F, Marconi S. 3D printing: clinical applications in orthopaedics and traumatology. EFORT Open Rev. 2017;1 (5):121-7. DOI:10.1302/2058-5241.1.000012
32. Frame M, Huntley JS. Rapid prototyping in orthopaedic surgery: A user's guide. Sci World J. 2012;(3):838575. DOI:10.1100/2012/838575
33. De La Pena A, De La Pena-Brambila J, Perez-De La Torre J, et al. Low-cost customized cranioplasty using a 3D digital printing model: A case report. 3D Print Med. 2018;4(1):4-13. DOM 0.1186/S41205-018-0026-7
34. Dey M, Ozbolat IT. 3D bioprinting of cells, tissues and organs. Sci Rep. 2020;10 (1):14023. DOI:10.1038/s41598-020-70086-y
35. Wu C, Luo M, Liu Y, etal. Application of a 3D-printed eye model for teaching direct ophthalmoscopy to undergraduates. GraefesArch Clin Exp Ophthalmol. 2022;260(7):2361-8. DOM0 .1007/S00417-021-05538-w
36. Malecki M. 'Above all, do no harm': Safeguarding pluripotent stem cell therapy against iatrogenic tumorigenesis. Stem Cell Res Ther. 2014;5(3):73-9. DOI:10.1186/scrt462
37. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006;126(4):663-76. DOI:10.1016/j.cell. 2006.07.024
38. Menasche P, Vanneaux V, Hagege A, et al. Human embryonic stem cell-derived cardiac progenitors for severe heart failure treatment: First clinical case report. Eur Heart J. 2015;36 (30):2011-7. DOI:10.1093/eurheartj/ehv189
39. Schwartz SD, Regillo CD, Lam BL, et al. Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt's macular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies. Lancet. 2015;385(9967):509-16. DOI:10.1016/S0140-6736(14)61376-3
40. Veres A, Faust AL, Bushnell HL, et al. Charting cellular identity during human in vitro (3-cell differentiation. Nature. 2019;569(7756):368-73. DOI:10.1038/s41586-019-1168-5
41. Корсаков И.Н., Самчук Д. П., Пулин А. А. и др. Влияние аутологичных клеток десны, обладающих миогенным потенциалом, на регенерацию скелетной мышечной ткани. Гены и клетки. 2017;12(2):71-81. DOM 0.23868/201707017
42. Forest DL, Johnson LV, Clegg DO. Cellular models and therapies for age-related macular degeneration. Dis Model Mech. 2015;8(5):421-7. DOM0.1242/dmm.017236
43. Lawrence MS, Stojanov P, Polak P, et al. Mutational heterogeneity in cancer and the search for new cancer-associated genes. Nature. 2013;499(7457):214-8. DOI:10.1038/na-ture12213
44. Pinero J, Bravo A, Queralt-Rosinach N, et al. DisGeNET A comprehensive platform integrating information on human disease-associated genes and variants. Nucleic Acids Res. 2017;45 (D1):D833-9. DOI:10.1093/nar/gkw943
45. Wang Y, Chen S, Deng N, et al. Drug repositioning by kernel-based integration of molecular structure, molecular activity, and phenotype data. PLoS One. 2013;8(11):e78518. DOI:10.1371/journal.pone.0078518
46. Колосницына М.Г., Чубаров М.Ю. Социально-экономические факторы смертности от инфекционных заболеваний в российских регионах. Социальные аспекты здоровья населения. 2021;67(5):2. DOM0.21045/2071-5021-2021-67-5-2
47. Chan JFW, Kok КН, Zhu Z, et al. Genomic characterization of the 2019 novel human-pathogenic coronavirus isolated from a patient with atypical pneumonia after visiting Wuhan. Emerg Microbes Infect. 2020;9(1):221-36. DOM 0.1080/22221 751.2020.1719902. Erratum in: Emerg Microbes Infect. 2020;9 (1):540. DOM0.1080/22221751.2020.1737364
48. Huang H, Nguyen T, Ibrahim S, et al. DMAP: A connectivity map database to enable identification of novel drug repositioning candidates. ВМС Bioinformatics. 2015;16(S13):S4. DOI:10.1186/1471-2105-16-S13-S4
49. Kennedy AD, Pappan KL, Donti TR, et al. Elucidation of the complex metabolic profile of cerebrospinal fluid using an un-targeted biochemical profiling assay. Mol Genet Metab. 2017;121 (2):83-90. DOM 0.1016/j.ymgme.2017.04.005
50. Lin YS, Kerr SJ, Randolph T, et al. Prediction of intravenous busulfan clearance by endogenous plasma biomarkers using global pharmacometabolomics. Metabolomics. 2016;12 (10):161. DOM0.1007/S11306-016-1106-6

Прикрепленный файлРазмер
2025_02_194-200.pdf560.08 кб

Голосов пока нет