TÜBİTAK Tıbbi Tanı Teknoloji Yol Haritası

TÜBİTAK Tıbbi Tanı Teknoloji Yol Haritası

Doç. Dr. Nezih HekimOkan Üniv.

Genetik&Biyomühendislikve

Boğaziçi Üniv. İNOVİTA

HEDEFLER LİSTESİHedef 1: Geleceğin Laboratuvar Teknolojileri.

Hedef 2: Bugünün biyokimya, hormon, metabolizma, seroloji ve mikrobiyoloji alanlarındaki laboratuvar teknolojilerini yakalamak.

Hedef 3: Bugünün Histopatoloji, sitoloji ve akış sitometri alanındaki üretim teknolojilerini yakalamak.

Hedef 4: Farmakogenetikte bugünün ve geleceğin laboratuvar teknolojileri.

Hedef-1

Geleceğin Laboratuvar Teknolojileri

Hedef 1’in Ana Felsefesi Şudur

Bizim ve tüm dünyanın bu gün uyguladığı teknoloji 30 yıllık geçmişi

olan bir laboratuvar teknolojisidir

Biz buna yetişmeye çalışırken bu teknolojiyi uygulayanlar çoktan yeni teknolojilere geçmiş

olabilirler.

Yani bu güne yetişmeye çalışırken Trendleri göz ardı edemeyiz.

Radioimmunoassay yöntemini hiç geliştirmedik ve bu teknolojiyi de

öğrenmedik. Batı önce bu çemberden atladı.

• Ama bu gün RIA yöntemi çoktaan bırakıldı. Bu yöntemlerden gelişen ELISA bile terk ediliyor, bu gün aynı Ligand binding assay prensipleri yerini MEIA, lüminometrik ve florimetrik ölçüm sistemlerine dayanan yeni yöntemlere bıraktı. Biz kestirmeden Lüminometrik, fluorometrik otomasyon sistemlerini üretmeye çalışırken dünya metobolomik, proteomik ve genomik esaslara dayanan sistem temelli testlere geçmiş olacaktır.

Hedef 1’in İfadesi

• 2017 yılına kadar genomik, proteomik ve metabolomik tabanlı markörlerin (enfeksiyon hastalıkları, doğum öncesi ve sonrası tarama ve tanı, genetik hastalıklar dahil) tespiti ve mevcut/yeni markörler ile tanı kitlerinin/cihazlarının geliştirilmesi; 2019 yılına kadar klinik testlerinin yapılması ve gerekli araştırmaların tamamlanması.

Buna kısaca sistem bazlı test kitleri diyebiliriz

B R E A K T H ROUGH O F T H E YE A R

Systems Biology

SCIENCE VOL 310 23 DECEMBER 2005

Biliyorsunuz sistem bazlı test sistemleri2005 yılının en büyük gelişmesi olarak

ilan edildi

Omics Latince hepsini içine alan, demet demektir.

Sistemler biyolojisi bütün «omics» leri içerisine alır

Genomics

Nükleer ya da organellere ait genleri kodlayan DNA’ların tümü.

Epigenomics

Tüm epigenetik değişiklikler.

Metilomiks

Genomik İmprinting

• Beslenme, motive edilebilen davranışlar, metabolizma ve hücrelerin yapışmasına ilişkin nöronlara ait 1300 adet gen, üzerilerindeki mühüre (imprint) bağlı olarak çalışırlar.

• Bu mühürlenme sitozinin metilasyonudur. • Çalışan genlerden bazıları sadece anneden, bazıları

da sadece babadan gelen genlerdir.• Yavru anne karnında ve gelişme çağında iken

anneden gelen genler çalışır, erişkin olduklarında da babadan gelen genlerin çalışmasına izin verilir. Bu yavruların beslenmeye ilişkin rekabetlerini önler.

High-Resolution Analysis of Parent-of-Origin Allelic Expression in the Mouse Brain

Christopher Gregg, et al.

Science 329, 643 (2010);

Transcriptomics

DNA teknolojisi ile ölçülebilen tüm ekspresyonlar.

Proteomics

Bir organizmaya ait var olan tüm peptit ve proteinler. Bu moleküller, elektroforetik ve kromatografik olarak birbirinden ayrılmış moleküllerin kütle spektrometrelerine ve NMR’lara bağlanarak tanımlanırlar. Bu disiplinin fosoproteomiks, glikoproteomiks gibi alt dalları vardır.

Metabolomics

Tüm metabolit ve küçük moleküllerin hepsi.

Glycomics

Vücut sıvıları, doku yada hücrelerde bulunan, serbest veya hücre membranlarına yada proteinlere bağlı, monomer veya polimer halinde olabilecek tüm karbohidratlar.

Lipidomics

Tüm lipitler

Interactomics

Birbirleri ile etkileşen tüm moleküller.

Fluxomics

Organizmanın içerisinde dinamik olarak yer değiştiren tüm moleküller.

Metagenomics

Tüm biyomun genetik şifreleri.

Biomics

Tüm biyom. Flora mikroorganizmalarından, toprak, göller, bataklıklar, okyanuslar ve buralardaki yaşayan tüm mikro ve makro organizmalar.

Mikrobiyomiks

Makrobiyomiks

Biome

http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/geog101/textbook/contents.html

BataklıkSivrisinek

MalaryaOrak hücreli anemi

Anemiklerin yaşamda kalmasıTarım ilacı

Toplumun fertlerinin kaybıYeni hastalıklar

IsıNem

Karşımızda trilyonlarca veriyi kapsayan bir alan var.

Bu gün bu verileri analiz edebilecek sofware’lere ihtiyaç var ve bir Pazar oluşmuş durumda.

Bugün kağıt kalemle bir sayının karekökünü hesaplamayı yada logaritma ile üstlü denklemleri çözmeyi aklımızdan bile

geçirmiyoruz.

Hesap makinesi yada bilgisayarımız bu hesaplamaları

saniyeden çok daha kısa bir zamanda yapıyor.

Artık tüm istatistiği excell gibi basit bir programla hepimiz yapıyoruz ve

farkında olmuyoruz.

İşte sistem biyolojisinin getirdiği programlar ve database’ler sayesinde öğrenci yada hekim hissetmeden bunları kullanacak. Proteinlerin adlarını bile aklında tutmaya çalışmayacak.

Hepatosplenomegaliye yol açan hastalıklarının tanısı için gerekli testler sizin tek tek yazmanıza gerek kalmadan

bulgularınızı yazmanız yetecek. CIS laboratuarın LIS sistemine girerek

istekte bulunacak.

Klinisyenin binlerce hastalığın tanısı için binlerce testi ezberinde tutması gerekmeyecek.

Bu da dahiliye branşlarında aşırı uzmanlaşmayı engelleyerek hastanın çok sayıda basamaktan geçerek tanısının konulması yerine tek adımda tanısının konmasını temin edecektir.

Bütün bu imkanlar, öngürüsel (prediktif),

koruyucu (prevantif) ve kişiye özgü (personalize) tıbbın gelişmesine yol

açacaktır.

Önce düşünce, sonra teknik!

Aynı anda elinize geçen 6 milyon verinin analizini

yapmak için hazır teknikler var mı?

Microarray Panel The Microarray Panel displaying marker values for selected array.

http://wiki.c2b2.columbia.edu/workbench/index.php/Image:Microarray-panel.png

Color Mosaic The Color Mosaic component displaying selected arrays, group designation and marker names.

Expression Profile

Expression Profile plotting values for selected markers and arrays.

Hierarchical Clustering Dendrogram displays the results of the Hierarchical clustering analysis.

SOM Clustering

Self Ordered Map clustering results are displayed as series of expression profiles corresponding to discovered groupings.

Scatter Plot Compare multiple markers or arrays with the standard Scatter Plot analysis.

Volcano Plot The Volcano Plot shows the results of a T Test analysis.

caBIO Pathway Using a connection to caBIO, pathway diagrams can be retrieved and displayed.

Reverse Engineering Use the ARACNE algorithm to reverse engineer the underlying gene regulatory network.

Pattern Discovery Use the SPLASH algorithm to discover sparse amino or nucleic acid patterns in a loaded sequence.

BLAST Queries The BLAST panel runs queries against the Paracel Blast machine running at the Columbia Genome Center.

Cytoscape Use the Cytoscape network visualization to view the reverse engineered regulatory network.

Cytoscape nedir?

Cytoscape şu anda ücretsiz topluma açık bir biyoinformatik kaynaktır. Bu platformda bilinen tüm moleküler interaksiyonlar, bilinen tüm biyolojik pathway’ler ve gen ekspresyon profilleri bulunmakta ve bir noktadan bütün sistemin bağlantılarını bulabiliyorsunuz.

Sonuç olarak Hedef 1’de Geleceğin Laboratuvar

Teknolojilerini Yakalamak ve Üreticilerinden biri olmak

amaçlanmıştır.

Geliştirilmesi hedeflenen ürünler, teknolojiler, teknik özellikleri ve metrikleri:

Geliştirilmesi Hedeflenen Ürün/Teknoloji Teknik Özellikleri ve Metriği

Doğum öncesi ve sonrası tarama ve tanı kit/cihaz/yazılımlarının geliştirilmesi

1-Minimal invaziv yöntemlere uygun olmalı. 2 Konvansiyonel testlere göre özgünlük, duyarlılık ve doğruluk oranı daha yüksek olmalı 3 Gebeliğin erken dönemlerinde yapılabilmeli 4 Mevcut testlere göre daha avantajlı olmalıdır (aynı anda çoklu parametre çalışabilmeli, daha hızlı ve daha ucuz yapabilmeli).


Biyolojik örneklerden nükleik asit veya protein ayrıştırması, saflaştırması veya analizinde kullanılacak ekipman, cihaz ve kitler

Mevcut ekipman ve cihazların otomatize, basit ve kullanıcı dostu haline getirilmesi

Nükleik Asit Ekstraksiyon Cihazı: Örnek sayısı, DNA saflaştırılması yöntemleri, izolasyon süresi gibi teknik özellikler için uygun değerlere sahip olması


Gerçek-Zamanlı PCR Cihazı: Bu cihazların ölçebildiği dalga boyu (filtre) sayısı, örnek sayısı, ısıtma soğutma ve lineer ölçüm aralığı gibi teknik özelliklerinin uygun değerlere sahip olması. Fragman Analizi ve DNA Dizileme Cihazı: Ölçebildiği dalga boyu (filtre) sayısı, örnek sayısı ve hassasiyeti gibi teknik özellikler için uygun değerlere sahip olması. HPLC, LC-MS/MS Cihazlar planlanmalıdır.


Bakteri, virüs, fungal ve paraziter etkenleri saptamaya yönelik kitler

Kan bankacılığında kullanılmak üzere hepatit B, hepatit C ve HIV virüslerini tek tüpte tayin edebilen ve yüksek miktarlarda örneklerle çalışabilen otomatize teşhis kitleri Kan ve diğer dokulardan mikroorganizmaların miktarsal tayinlerinin yapılabilmesi

HEDEF 1-Teknolojik Boşluklar• Bu kitlerin beraber çalışacağı cihazların eksikliği sistem maliyetini artırıyor ve

rekabeti olumsuz engelliyor. • Biyolojik örneklerden nükleik asit veya protein ayrıştırması, saflaştırması veya

analizinde kullanılacak ekipman ve cihazlar ülkemizde geliştirilmiyor ve tıbbı tanı kitleri değer zincirinin oluşmasına engel oluyor. Bu durumun çözülmesi kritiktir.

• Bu ürünlerin biyomedikal cihazlar ile koordineli olarak (ortak) çağrılara çıkması uygun olacaktır. Tıbbı tanı kitleri ile birlikte kullanılmak üzere geliştirilmesi öncelik taşıyan ürünler yukarıda belirtilmiştir.

• Bu ürünler olmadan geliştirilecek kitlerin pazarlama aşamasında darboğaza neden olmaktadır. Bütüncül olarak değer zincirine bakılması gerekiyor.

• Toplumumuza yönelik genetik varyasyon/mutasyon veri tabanının olmaması. • Kamu tedarik sisteminin yerli tıbbı tanı kitleri lehine istemler içermemesi. • Ülkemizde kalite belgelendirme hususunda kurum/kuruluş bulunmaması;

uluslararası kuruluşlara başvurunun maliyeti arttırması. • Sertifikalı referans malzeme üretilmemesi, kontrol materyali üretilmemesi, ve

kalibratör cihazların üretilmemesi ve kalibratör cihazların kalibrasyonlarını yapacak merkezlerin olmaması .

Hedefe giden adımlar

Alt hedefler:

Adımlar/alt hedefler

Hedeflenen Somut Çıktılar

Yıllar

Kilometre Taşı 1: Saptanması hedeflenen

parametrelere yönelik vakalara ait örneklerin toplanması, analiz

edilmesi ve Ulusal veri tabanlarının oluşturulması.

Hedef markörlerin belirlenmesi

Örnek havuzunun oluşturulması

2014-2016

Hedef Kitle: Kamu Araştırma Enstitüleri/Üniversite*

*Örneklerin toplanacağı kurumlarla işbirliği yapılması gerekmektedir.



Yıllar

Kilometre Taşı 2: Markörlere yönelik

kit/cihaz/yazılım tasarımlarının yapılması

.

Reçeteler, hammaddeler, formülasyon, şemalar, vb.

2015-2017

Hedef Kitle: Özel Sektör/Kamu Araştırma Enstitüleri/Üniversiteler



Yıllar

Kilometre Taşı 3: Test aşaması ve optimizasyon

.

Ara ürün (yazılım, kit ve cihaz dahil)

2016-2018




Yıllar

Kilometre Taşı 4: Ürün validasyonu (gerçek klinik

örneklerle test ve mevcut yöntemlerle karşılaştırılması)

.

Prototip ürün (yazılım, kit ve cihaz dahil)

2018-2019




Yıllar

Kilometre Taşı 5: Geliştirilen klinik biyokimya,

hormon, metabolizma kitleri için gerekli olan referans malzemelerin

ve kontrol materyallerinin üretilmesi ve sertifikalandırılması.

Sertifikalı referans ve kontrol materyallerinin üretilmesi

2013-2016

Hedef Kitle: Özel Sektör



Yıllar

Kilometre Taşı 6: Ürünün belgelendirilmesi süreçleri

Belgelendirilmiş ürün (yazılım, kit ve cihazlar)

2016-2019




Yıllar

Kilometre Taşı 7: Ürünün seri üretim teknolojilerinin

geliştirilmesi

Scale-up, Ticari ürün

2020


Hedef-2

Bugünün biyokimya, hormon, metabolizma, seroloji ve mikrobiyoloji

alanlarındaki laboratuvar teknolojilerini yakalamak

Hedef 2’nin Ana Felsefesi Şudur

Bu gün biyokimya, hormon, metabolizma, seroloji ve mikrobiyoloji alanlarında

uygulanan teknolojiler ve ticari ürünlerin aynılarını taklit etme, yan sanayiini kurma ve

daha iyilerini geliştirerek ulusal ve global piyasalarda yer edinme.

Yani bu günü yakalamak.

Hedef 2’nin İfadesi

• Biyokimya, hormon, metabolizma, seroloji ve mikrobiyoloji alanlarında tanı kitleri, cihazlar, yazılımlar ve referans materyallerinin geliştirilmesi ve üretilmesi.

Sektör hakkında biraz bilgi vermek ve benim ne yaptığımı kısaca anlatmak istiyorum

Laboratuar Sektörü

GenCyte

Laboratories changed from small individual labs to the mega reference laboratory industry

Hospital Labs, Regional Labs, Reference Labs & Mega Lab Networks

GenCyte

The Clinical Reference Lab Industry (USA)

• The world clinical reference laboratory business is estimated at > 100.0 billion $

• There are roughly 10,000 hospital-based laboratories in the USA

• 4,500 commercially owned laboratories• 90,000 doctor-owned laboratories• Molecular Diagnostics & Specialized testing growing at

the rate of 30-45%/year worldwide• The US & world market is dominated by 7-8 networked

companies such as Quest, LabCorp, Diagnostics & others

GenCyte

Reference Lab Networks in the USA• Laboratory Medicine in USA is an integral part of healthcare

and currently constitutes $ 33.0 Billion per year worldwide. This service (blood, body fluid & tissue based tests) is provided by labs in hospitals, clinics, doctors offices and privately operated commercial labs

• The Commercial labs worldwide control a major part of the business

• The Service Labs are supported by a multi billion dollar DIAGNOSTICS INDUSTRY that provides the service labs with testing kits, instrumentation, automation, liquid reagents etc. This industry does about $ 22.0 billion per year

GenCyte

Laboratory Revenues

• Overall, LabCorp & Quest control 26% of the USA laboratory market

• Quest Revenues : >$ 11 Billion • LabCorp Revenues: >$ 8 Billion • Regional Labs have revenues of $ 4.0 to $ 10 million • Niche Labs (Specialized) –between $ 50 to $200 million• Doctor’s office labs have revenues of $ 500 K to $ 2.0 million• Profit margins are ~10% for routine work & 20-40% for

Esoteric work

GenCyte

Niche Labs

• 30-35% of revenues at LabCorp & Quest Diagnostics coming from Specialized Testing

• Specialty Laboratories ($ 1 Billion/year)• ARUP ($200 Million)• MRL ($ 180 Million)• Impath ($ 280 Million)• Another 90 plus performing specialized tests only• There are also over 100 labs that provide clinical

trials support

GenCyte

Specialized Testing Laboratories in USA

• LabCorp, NJ• Quest Diagnostics, NJ• Specialty Labs, CA• ARUP, UT• MRL, CA• Dianon, CT• US Path Lab, CA• Genzyme Genetics, NM• Myriad Genetics, UT

• Esoterix, NY• Impath, NY• Lifecodes, CT• GeneScreen, TX• AML, VA• Athena Diagnostics, MA• Bio-Ref Labs, NJ• Mayo Med Labs, MN• Johns Hopkins Labs, MD

ClinCyte JV labs will incorporate many of the same featuresbut will have a lower cost basis

GenCyte

Worldwide 40% of the tests bring in 80% of the profits

Profit Margins for Routine Tests are lower while Specialized Tests have

margins of 20-40%

GenCyte

n Class I: CBC/Diff, Blood Chemistry, Urinalysis, serology, Routine Endocrinology (T3/T4)

n Class II: Immunoassays, Blood Grouping Special Chemistry, PAP Smears, Blood/BM Smears, Urine Cytology

n Class III: Allergy Testing ,HPLC, GC/MS, LC-MS/MS, Flow Cytometry, Specialized Immunoassays,Specialized Stains, Breast & Other Tumor Pathology, DNA blot assays

n Class IV: Chromosome Studies, FISH, HLA-testing, PCR Tests, DNA Sequencing, Drug Resistance (DNA/PCR) , Cord Blood & BM Testing

Lowest Margins

Highest Margin

CLASSES OF TESTS

Requirements of the Clinical Chemistry Laboratories are Changing

Immunoassays +LC-MS/MS +++

Immunoassays ++++LC-MS/MS +





How can you compare immunoassays to LC-MS/MS?

For example Cylosporine!

Reference: James C. Ritchie, PhD Emory University Hospital Core & Special Chemistry Laboratories

Reference: James C. Ritchie, PhD Emory University Hospital Core & Special Chemistry Laboratories

IMMUNOASSAY methods are determine not only Cylosporine

itself, but determine also Cylosporine metabolites.

Cylosporine has at least 30 metabolites

• At least 30 metabolites (hydroxylated, demethylated, cyclized, and oxidative by-products) have been identified.

• •Metabolites AM1 and AM9 have approx. 14 to 16% of the activity of the parent drug (in the MLC assay). Little is known about the activity of other metabolites.

• •The above two metabolites are seen at 150 and 75% concentrations relative to the parent drug at steady state in kidney transplant patients.

The current recommendation for CsA monitoring is to analyze true

concentrations of the drug in EDTA whole blood using a specific methods.

Monitoring of the metabolites is not currently recommended.

(Oellerich et al, Consensus Conference on CsA Monitoring in Organ Transplantation:report of the consensus panel. Ther. Drug

Monit. 1995, 17:642-654.)

Gold method isLC-MS/MS !

I myself developed very esay, very fast and low price Jasem™ LC-MS/MS kit for determination

of the 4-different immunosuppressants in one run.

Our method

Reasons for moving CsA Testing to Jasem LC-MS/MS Assay

• Quick and easy sample preparation time 5.5 minutes

• Lower cost sample preparation step• Shortest run time with 4.5 minutes• Use of only one standard HPLC system and one

column• Allows the quantification of the main drug

independently from its metabolites• Method is more specific and sensitive than

standard immunoassay methods

What about Vitamin D?

Distribution of vitamin D

Ergocalciferol (vitamin D2) found in plants, and cholecalciferol (vitamin D3) found in animal tissues, are sources of preformed vitamin D activity. Ergocalciferol and cholecalciferol differ chemically only in the presence of an additional double bond and methyl group in the plant sterol.

Immunoassay methods and competitive protein-binding assays some times make a mistake because of non-specific bindings

and solubility of analytes.

• 25OH-Vitamin D3 determination is one of the good example for to show difficulties of ligand binding methods in clinical chemistry practice.

1- All ligand-binding assays of 25OH-VitD3 cannot differentiate between 25OH-VitD2, 25OH-VitD3 and

also C3 epimers of 25OH-VitD3. 2- Test performs in aqueous environment, 25OH-VitD2 and 25OH-VitaD3 are poorly soluble in

water and cause imprecision. Although manual extraction methods can solve this solubility

problems, but cause increased imprecision also. 3-When compare results between different assays, even between the same assays, some times there is

31% analytical error.

We developed a new method based on LC-MS/MS.

Jasem™ LC-MS/MS method is differentiate 25OH-VitD2, 25OH-

VitD3 and also C3 epimers.

No need for sample extraction, sample preparation is easy and

takes only 5.5 minutes, lower cost than other reference methods.

Runtime is 5 min.

Linearity is perfect

Excellent repeatability typically RSD lower than 1%. No need to use

labeled internal standard (no matrix effect, no ion suppression).

As a result, our method is first methos is satisfy all needs of the

high-throughput clinical laboratories.

Şimdi bu yol haritasında ne demek istediğimizi daha iyi anlatabilirim.



Klinik biyokimya, hormon, metabolizma kitleri ve cihazları

Fotometrik, HPLC, GC-MS, LC-MS/MS, TOF MS vb yöntemlerle kit ve/veya cihaz geliştirilmesi Lantanit şelatlar, özel izotopik kimyasallar gibi sinyali artırarak duyarlılığı geliştiren özellikli kimyasalların kullanımı


“Bead” tabanlı malzeme kullanan kit ve cihazların geliştirilmesi Kitlerin yapıtığı ölçüm sonuçlarının ölçüm belirsizliği uluslararası kabul görmüş sınırlar içerisinde olmalıdır Cihazların yaptığı ölçümlerde tekrarlanabilirlik değerleri uluslararası kabul görmüş sınırlar içerisinde olmalı Kitler uluslararası standartlar (IVD, CE) alabilecek nitelikte olmalıdır.


Mikrobiyoloji, seroloji kitleri ve cihazları

İmmünoassay tabanlı kit ve cihazlar DNA ve aptamer teknolojilerini kullanan mikrobiyoloji kitleri Yeni teknolojiler (mikrokanal vb) ile hızlı ölçüm yapan cihazlar Kitlerin ölçüm belirsizliği uluslararası kabul görmüş sınırlar içerisinde olmalı Cihazların yaptığı ölçümlerde tekrarlanabilirlik değerleri uluslararası kabul görmüş sınırlar içerisinde olmalı Kitler uluslararası standartlar (IVD, CE) alabilecek nitelikte olmalıdır.


Referans ve kontrol materyallerinin üretimi

SI birimi “mol”e izlenebilir sertifikalı referans malzemeleri üretilmesi İzlenebilir çalışma standartlarının (kontrol materyalleri) üretilmesi ve uluslararası standartlara uygun olması

HEDEF 2-Teknolojik Boşluklar• Özellikli kimyasal, antijen, peptit, enzim, antikor gibi ara ürünlerin

yeterince üretilemiyor olması; yeni yöntem ve teknolojilerin bu maddelere gereksinim duyması

• Dünya genelinde biyokimya, mikrobiyoloji, seroloji gibi alanlarda ölçümlerin doğruluğunu ve güvenirliğini arttırmak için yeterli sayıda referans malzeme olmaması

• Bu referans malzemelere ilaveten üretici firmaların dışa bağımlılığını önlemek için gerekli çalışma standartları ve kalite kontrol malzemelerinin de üretilmesi ve sertifikalandırılmasının ülkemizde yapılamaması

• Ülkemizde tıbbi tanı kitleri ve cihazlarının geliştirilmesi ve üretilmesi için yan sanayinin olmaması

• Floresan rezonans enerji transferi (FRET), kütle spektrometri (MS) gibi gelişmiş teknolojilerin eksikliği

• Lantanit şelatlar, izotoplar gibi kimyasalların eksikliği

Klinik biyokimya, hormon, metabolizma kitleri ve cihazları için


Alt hedefler:



Yıllar

Kilometre Taşı 1: Klinik biyokimya, hormon,

metabolizma kitleri, tanı kitleri ve cihazları alanında üniversitelerde

ürüne yönelik araştırma çalışmaları yapılması ve bunların özel sektör

ile uygulamaya geçirilmesi

Kitler ve Cihazlar Konusunda Bilgi Birikimi

2013-2015

Hedef Kitle: Kamu Araştırma Enstitüleri/Üniversite



Yıllar

Kilometre Taşı 2: Kitlerde kullanılmak üzere kimyasal, peptit, antikor,

izotop veya ara maddelerin geliştirilmesi .

Özellikli kimyasal/ Ara Madde Geliştirilmesi

2013-2016




Yıllar

Kilometre Taşı 3: Geliştirilen klinik biyokimya, hormon, metabolizma kitleri

için gerekli olan referans malzemelerin ve kontrol

materyallerinin üretilmesi ve sertifikalandırılması.


2013-2016




Yıllar

Kilometre Taşı 4: Geliştirilen kimyasal ve ara

maddelerin kullanılarak prototip klinik biyokimya,

hormon, metabolizma kitleri ve cihazlarının geliştirilmesi.

Klinik biyokimya, hormon, metabolizma kitleri ve

cihazlarının geliştirilmesi

2013-2018


Mikrobiyoloji, seroloji kitleri ve cihazları için


Alt hedefler:



Yıllar

Kilometre Taşı 1: Mikrobiyoloji, seroloji kitleri

ve cihazları tanı kitleri ve cihazları alanında

üniversitelerde ürüne yönelik araştırma çalışmaları

yapılması ve bunların özel sektör ile uygulamaya

geçirilmesi.


2013-2015




Yıllar

Kilometre Taşı 2: Kitlerde kullanılmak üzere

spesifik antikorların geliştirilmesi ve küçük ölçekli

üretilmesi.

Spesifik antikor geliştirilmesi ve küçük ölçekli üretimi

2013-2016




Yıllar

Kilometre Taşı 3: Geliştirilen mikrobiyoloji, seroloji kitleri için gerekli olan referans malzeme ve

kontrol materyallerinin üretilmesi ve

sertifikalandırılması.

Sertifikalı referans ve kontrol materyalleri

2015-2018




Yıllar

Kilometre Taşı 4: Geliştirilen kimyasal ve ara

maddelerin kullanılarak prototip mikrobiyoloji,

seroloji kitleri ve cihazlarının geliştirilmesi .

Prototip mikrobiyoloji, seroloji kitleri ve cihazları

2013-2018


Referans ve kontrol materyallerinin üretimi için


Alt hedefler:



Yıllar

Kilometre Taşı 1: Sertifikalı Referans Malzeme

Üretimi alt yapısının kurulması ve izlenebilirliğin sağlanması (sürekli süreç)

2013-2020




Yıllar

Kilometre Taşı 2: Çalışma standartları ve kontrol materyallerinin

üretiminin büyük ölçekte yapılması ve

sertifikalandırılması .

Sertifikalı referans ve kontrol materyalleri

2015-2018




Yıllar

Kilometre Taşı 3: Standart saf maddelerin sentezi ve sertifikasyonu

(sürekli süreç)

2013-2020


Hedef-3

Bugünün laboratuvar teknolojileri

Hedef 3’ün Ana Felsefesi Şudur

Bu gün histopatoloji, sitoloji ve akış sitometri kitleri alanlarında uygulanan

teknolojiler ve ticari ürünlerin aynılarını taklit etme, yan sanayiini kurma ve daha

iyilerini geliştirerek ulusal ve global piyasalarda yer edinme.

Yani bu günü yakalamak.

Hedef 3’ün İfadesi

• Histopatoloji, sitoloji ve akış sitometri kitleri, bu alana hizmet eden cihazlar ile hematoloji kitleri ve cihazları, bunlara ait yazılımlar ve tüm bu kalemlere ait referans materyallerinin araştırılması, geliştirilmesi ve üretilmesi.



Histopatoloji, sitoloji ve akış sitometri kitleri, cihazlar

Antijen belirleme ve belirlenen antijenlere bağlanan enzim ya da floresan boyalarla işaretli antikor ya da peptit esasına dayanan kitlerin üretimi için antijen saflaştırma, antikor üretme ya da “phage display” gibi protein mühendisliği ile peptit üretme esasına dayanan teknolojiler Özellikli kimyasallar (yeni boyalar, yeni floresan problar, “quantum dot”) ile yeni işaretleme teknikleri.


Nitelikli antikor adı verilen özel antikorlar, biyolojik olarak floresans veren proteinler (GFP gibi) Histopatoloji ve sitolojide boyama ve örnek hazırlamada kullanılmak üzere akıllı robotik sistemler Ölçüm belirsizliği uluslararası kabul görmüş sınırlar içerisinde üretilen kitler Tekrarlanabilirliği uluslararası kabul görmüş (IVD, CE) sınırlar içerisinde olan kitler ve cihazlar.


Hematoloji kitleri ve cihazları

Kan sayım cihazları için; volumetrik empedans ve akış sitometrik yöntemleri birlikte içeren teknoloji Ölçüm belirsizliği uluslararası kabul görmüş sınırlar içerisinde üretilen kitler Tekrarlanabilirliği uluslararası kabul görmüş(IVD, CE) sınırlar içerisinde olan kitler ve cihazlar Seri bir şekilde çalışan kan sayım aletleri, hücrelerin fotoğraflarını çeken, imaj analizi yapan sistemler için boyama robotları.

HEDEF 3-Teknolojik Boşluklar1. Rekombinant antijen ve antikor üretme teknolojileri, 2. Akış sitometrik ve lazer sistemlerin üretilmesi 3. Gelişmiş robotik teknolojileri

• Konu ile ilgili yukarıdaki teknolojilerin geliştirilmesi ülkemize rekabet avantajı sağlayacaktır. Ayrıca geliştirilen teknolojiler farklı alanlarda(aşı, ilaç, kişiye özel tedaviler) da kullanım imkânı sağlayacaktır.

Klinik biyokimya, hormon, metabolizma kitleri ve cihazları için


Alt hedefler:



Yıllar

Kilometre Taşı 1: Histopatoloji, sitoloji, akış

sitometri ve hematoloji kitleri ve cihazları alanında

üniversitelerde ürüne yönelik araştırma çalışmaları

yapılması ve bunların özel sektör ile uygulamaya

geçirilmesi.


2013-2015

Hedef Kitle: Özel sektör Kamu Araştırma Enstitüleri/Üniversite



Yıllar

Kilometre Taşı 2: Kitlerde kullanılmak üzere

rekombinant antijen ve antikor üretimi.

Protein mühendisliği, antijen ve antikor üretimi gerçekleştirilmesi

2013-2017




Yıllar

Kilometre Taşı 3: Geliştirilen kitler için gerekli

olan referans malzeme ve kontrol materyallerinin

üretilmesi ve sertifikalandırılması.


2013-2017




Yıllar

Kilometre Taşı 4: Geliştirilen ara maddelerin

kullanılarak prototip histopatoloji, sitoloji, akış

sitometri ve hematoloji kitleri, cihazların ve görüntülemeye özel

yazılımların geliştirilmesi.

Histopatoloji, sitoloji, akış sitometri ve hematoloji kitleri ve cihazlarının geliştirilmesi Görüntü prosesi, saklama, imaj analizleri, kan sayımı ve formül yapmaya yönelik yazılımların hazırlanması.

2014-2018


Hedef-4

Farmakogenetikte bugünün ve geleceğin laboratuvar teknolojileri.

Hedef 4’ün Ana Felsefesi Şudur

Bu gün kanser tedavisi için hangi ilacın etkin olabileceğine ilişkin bilgiler ülkelerin

ekonomilerine çok büyük bir katkılar yapmaktadır. Biz bu alanda ulusal bile

kalsak ülkemizi çok kazandırırız.

Yani bu günde geleceği yakalamak.

Farmakogenomiks

İlaçları metabolize eden Cyp450 Enzimleri her insanda

birbirlerindenFarklılık gösterebilir.

Farmakogenomiks kişinin genetik özelliklerine göre doz seçimini sağlar

Responder

Non-responder

Toksik responder

İnsanlar aynı ilaç için;

olabilir.

İLACI NORMAL ÖLÇÜLERDE METABOLİZE EDENLER

- İlaçları parçalayan enzimleri kodlayan genler bu hastalarda herkeste bulunan bilinen gen tipinden farklı değildir. - Standard doz tedavi için yeterli olacaktır.

İLACI ÇOK AZ METABOLİZE EDENLER (POOR METABOLISERS, PMs)

- İlaçları parçalayan enzimleri kodlayan genler bu hastalarda farklı olduğu için enzim daha yavaş çalışmakta .

- İlaç parçalanmadığı için kanda çok yüksek seviyelere çıkmaktadır.

- Yani standard tedavi dozları bu hastaları zehirleyecektir.

- Yan etkilerden ötürü hastaneye yatan hastalar çoğunlukla ilacı çok az metabolize eden toksik responder’lardır.

Toksik responder

İLACI HIZLA METABOLİZE EDENLER (ULTRA RAPID METABOLIZERS UMs)

İlaçları parçalayan enzimleri kodlayan genler bu hastalarda farklı olduğu için bu genlerin eksprese ettiği enzimler de ilacı hızla parçalamaktadır. Standard doz tedavi için yetmeyecektir.Bu hastalar için daha yüksek dozlar gereklidir.

Nonresponder

KLİNİK SONUÇLARI İLACI METABOLİZE EDEN GENLERİN ÖZELLİKLERİ BELİRLER

Poor Metabolizer Ultra-Metabolizer

Normal cevaplarToksisite Azalmış cevap

CYP2D618%CYP2C19

4%CYP2C8

1%CYP2B6

1%

CYP2A61%

CYP1B11%

CYP1A1/24%

others5%

epoxide hydrolase1%

esterases5%

NQO11%

DPD1% ADH

5%

CYP2C914%

CYP3A4/5/732%

CYP2E14%

ALDH4%

1.Faz ilacın detoksifikasyonu

others16% NAT1

8%

NAT28%

GSTM5%GSTT

1%GSTP

6%

GSTA6%

STs18%

HMT1%

TPMT1%

UGT28%

COMT2%

2.Faz konjügasyonve atılma

Cytochrome P 450 3A4 = 58%’si

Cytochrome P 450 2D6 = 20%’si

Cytochrome P 450 2C9 = 18%’si

Cytochrome P 450 1A2 = 2%’si

Cytochrome P 450 2E1 = 2%’sini metabolize eder

İlaçların

İLAÇLARI METABOLIZE EDEN ENZİMLER (METABOLİK GENLER)

Etnik varyasyon ve P450 enzyme aktivitesi Enzyme Major

variants Mutation Consequences Allele frequencies (%)

Caucasians Asians Africans CYP2C9 * 2 Arg144Cys Reduced affinity for P450

oxidoreductase 8-13 0 ND

* 3 Ile359Leu Altered substrate specificity 6-9 2-3 ND

CYP2C19 *2 Aberrant splice site Inactive enzyme 13 23-32 13

*3 Premature stop codon Inactive enzyme 0 6-10 ND

CYP2D6 *2xN Gene duplication or multiplication

Increased enzyme activity 1-5 0-2 2

6*4 Defective splicing Inactive enzyme 12-21 1 2

6*5 Gene deletion No enzyme 2-7 6 4

6*10 Pro34Ser, Ser486Thr Unstable enzyme 1-2 51 6

6*17 Thr107lle, Arg296Cys, Ser486Thr

Reduced affinity for substrates

0 ND 34

Farmakogenetik ve etnisiteAdapted from Evans and Relling (1999)

CYP2C ve Etnisite

____________________________________________________

Omeprazole 20 mg 40 mg 20-40 mgPropranolol 30-120 mg 80-240 mg 160-130 mgDiazepam 4-20 mg 4-40 mg 6-30 mg

CYP2Cpoor metabolizers 20% 5% 5%

Japon USA Avrupa

Hastalıklar İlaçlar GenotiplerAğrı Codeine CYP2D6

Ethylmorphine

Kardiyovask. Warfarin CYP2C9

GI Omeprazole (long term) CYP2C19

Astma Leuktr inhibitors ALOX

b2 adrenerg rec Gly 16 b2 rec

Kanser Mercaporpurines TPMT

Irinotecan UGT1A1

Tamoxifen CYP2D6

Psikiyatri Antidepressants CYP2D6, 5HT-tr

Anxiolytic (diazeapam) CYP2D6, CYP3A4

Hedef 4’ün İfadesi

• 2018 yılına kadar kanser tedavisi öncesi gerekli olan ilaç direnç varyasyon/mutasyonlarının saptanması ve farmakogenetik test kitlerinin geliştirilmesi; 2020 yılına kadar klinik testlerinin yapılması ve gerekli araştırmaların tamamlanması



Tedavi belirleyici genetik varyasyon ve mutasyonları saptamaya yönelik kit/cihaz ve yazılımlar

Yeni nesil dizileme teknikleri ve buna benzer yeni teknolojileri kullanmalı Yeni varyasyon/mutasyonlar kolaylıkla eklenebilir olmalı Konvansiyonel testlere göre özgünlük, duyarlılık ve doğruluk oranı kabul edilebilir olmalı.


Kanser tanısı, teşhis ve tedavinin takibinde kullanılabilecek gen ekspresyonu kit ve cihazların geliştirilmesi ve üretimi

Kanser ile ilgili genlerdeki değişiklikleri belirleyebilme.

HEDEF 4-Teknolojik Boşluklar• Bazı kanser tiplerinde ailesel geçiş ve tedavi ile ilişkili

varyasyon/mutasyonların saptanmasını tümüyle birlikte ortaya koyan yazılımların bulunmaması.

• Toplumumuza yönelik genetik varyasyon/mutasyon veri tabanının olmaması.

• Hasta ve örnek kayıtlarının yetersiz ve düzensiz olması. • Örnek alınma ve saklanma koşullarında yetersizlik ve

uygunsuzluklar.


Alt hedefler:



Yıllar

Kilometre Taşı 1: Ülkemize özgü kanser

varyasyon/mutasyonların saptanması ve bu kanser

türlerindeki ilaç tedavisi ile ilişkilerin belirlenmesi.

Kanser varyasyon/mutasyon veri tabanı oluşturulması İlaç direnç mutasyonlarının belirlenmesi.

2013-2016

Hedef Kitle: Özel sektör Kamu Araştırma Enstitüleri/Üniversite



Yıllar

Kilometre Taşı 2: Belirlenen ilaç tedavisi ile

ilişkili mutasyon/varyasyonlarına

yönelik deneme sistemlerin/kit/yazılımların

geliştirilmesi ve optimizasyonu.

Varyasyonları belirleyici kitler Yazılımlar.

2013-2017




Yıllar

Kilometre Taşı 3: Yeni ve mevcut örneklerle kit ve yazılımların validasyonu

Standardize edilmiş kit ve yazılımlar

2013-2018




Yıllar

Kilometre Taşı 4: Tanı kitlerinin

belgelendirilmesini sağlayacak ulusal altyapının

oluşturulması

Ulusal belgelendirme kuruluşu

2013-2020


Teşekkür Ederiz

TÜBİTAK Tıbbi Tanı Teknoloji Yol Haritası

Documents

Transcript of TÜBİTAK Tıbbi Tanı Teknoloji Yol Haritası