Biomarkører er et virkelig sejt værktøj, som læger kan bruge til at finde ud af, hvad patienter fejler, hvilken behandling de skal have og meget mere. I det her afsnit lærer du om, hvad en biomarkør er, og hvad den kan bruges til.
Kropstemperatur og hCG
En biomarkør kan være mange forskellige ting. Fælles for alle biomarkørerne er, at de er indikatorer for en biologisk proces. De kan bruges til at finde ud af, om en proces fungerer, som den skal, eller om der er noget galt. På figur 1 kan du se et eksempel på to biomarkører. Den ene er kropstemperatur. Regulering af kroppens temperatur er en proces, som konstant foregår i hjernen. Hvis kroppens temperatur er højere end de normale 37 grader, kan det være en indikation på sygdom. Den anden biomarkør på figur 1 er hormonet humant choriogonadotropin (hCG), som en kvinde producerer, når hun er gravid. hCG er en indikator for graviditet, og det er den biomarkør, som måles med en graviditetstest. Kropstemperatur og hCG er altså to forskellige slags biomarkører. Den ene er en indikator for en biologiske proces, der hele tiden foregår i kroppen. Den anden er en indikator for en unik aktivitet, som er fremkaldt af en helt bestemt situation.
En biomarkør er altså en parameter, som forskere og læger kan måle på for at undersøge en biologisk proces i kroppen. Det er ofte brugbart i forbindelse med sygdom, hvor der er noget i kroppen, der ikke fungerer, som det skal. Biomarkører bruges meget til at diagnosticere sygdomme, og til at finde ud af om et lægemiddel virker.
Figur 1: To eksempler på biomarkører. Kropstemperatur er en biomarkør, der indikerer, om en person er syg. Hormonet hCG er en biomarkør, som indikerer, om en kvinde er gravid.
Objektivitet
Et vigtigt aspekt af biomarkører er, at de er objektive. De symptomer, som patienter selv oplever, er subjektive og kan variere fra patient til patient. Derfor er det virkelig smart for lægerne at bruge biomarkører, når de skal undersøge en patient. Med en biomarkør kan lægerne få et objektivt mål for udviklingen af en sygdom eller forløbet af en anden biologisk proces. Biomarkører har også den fordel, at de kan bruges som indikatorer for processer, hvor patienterne slet ikke har nogen symptomer. På den måde kan biomarkører bruges til at opdage sygdomme tidligt, eller finde ud af om en person er i øget risiko for at udvikle en bestemt sygdom.
Hvilke slags biomarkører findes der?
Der findes overordnet set fire forskellige slags biomarkører: Molekylære, radiografiske, histologiske og fysiologiske biomarkører. Biomarkørerne har forskellige egenskaber og måles med forskellige metoder. På figur 2 kan du få et overblik over de fire slags biomarkører, og et eksempel på hvordan de kan måles.
Figur 2: Eksempler på molekylære, radiografiske, histologiske og fysiologiske biomarkører og teknikker til at måle dem. De molekylære biomarkører er indikatorer, som kan måles i biologiske prøver. Det er blandt andet DNA, proteiner og fedtstoffer. De radiografiske biomarkører er parametre, som kan observeres på et billede. Det kan være billeder af hjernen taget med en MR scanner eller røntgenbilleder af nogle af kroppens knogler. Histologiske biomarkører er mindre end de radiografiske biomarkører og kan kun ses igennem et mikroskop. Det kan for eksempel være strukturen af væv i en tumor. Fysiologiske biomarkører har læger brugt i over 100 år, som indikatorer for biologiske processer i kroppen. Det kan være lungekapacitet i forbindelse med astma, blodtryk i forbindelse med hjertekarsygdomme, eller temperatur som et alment tegn på sygdom.
Øvelse
Hvilken slags biomarkør er kropstemperatur og hCG fra figur 1?
Svar
Kropstemperatur er en fysiologisk biomarkør, som måles med et termometer. Hormonet hCG er et protein, og det er derfor en molekylær biomarkør.
Molekylære biomarkører
De molekylære biomarkører består, som navnet antyder, af molekyler i kroppen. Det er blandt andet proteiner, kulhydrater og fedtstoffer. De kan findes i blodet, tarmen, vævet og mange andre steder i kroppen. DNA og RNA er også molekylære biomarkører, som forskere for eksempel kan undersøge for at finde mutationer. Der findes rigtig mange metoder til at måle molekylære biomarkører bl.a. DNA-sekventering og gelelektroforese.
Radiografiske biomarkører
De radiografiske biomarkører er en lidt mindre oplagt kategori af biomarkører. Det er biomarkører, som kan ses på et billede. Størrelsen på organer eller den overordnede sammensætning af væv kan bruges som biomarkører. Forskellige apparater kan bruges til at fremkalde billeder af de dele af kroppen, som er interessante for undersøgelsen af en bestemt biologisk proces. Det kan for eksempel være en MR scanner eller et røntgenapparat. Når forskerne og lægerne undersøger radiografiske biomarkører, er det ofte kvalitativt. Det betyder, at de vurderer billederne ud fra deres erfaringer og sammenligner med referencer uden direkte at måle og kvantificere biomarkørerne. Det samme er tilfældet for de histologiske biomarkører.
Histologiske biomarkører
De histologiske biomarkører minder lidt om de radiografiske biomarkører, men de fortæller noget om ændringer i celler og væv på en mindre skala. I modsætning til de radiografiske biomarkører kræver de histologiske biomarkører et indgreb på patienten for at udtage en prøve, som kan undersøges. Prøven skal behandles, for eksempel ved at farve den, før lægerne og forskerne kan undersøge den. Histologiske biomarkører bruges ofte i forbindelse med kræft, hvor lægerne tager en vævsprøve fra en patient for at finde ud af hvilken form for kræft, patienten har. For at måle en histologisk biomarkør skal forskerne eller lægerne bruge et mikroskop.
Fysiologiske biomarkører
De fysiologiske biomarkører er indikatorer for en overordnet funktion i kroppen. De er ofte forbundet med et bestemt organsystem og kan tit beskrives med fysiske fænomener som strøm og bevægelse. To eksempler på fysiologiske biomarkører er blodtryk og puls, som kan fortælle noget om kredsløbet. De kan for eksempel måles med en blodtryksmåler. Det kan også være, hvor meget luft man kan puste ud, som er en indikator for ens lungefunktion og kan måles med et spirometer. Kropstemperatur, som nævnt i starten, er også en fysiologisk biomarkør og kan måles med et termometer.
Hvad kan man bruge biomarkører til?
Biomarkører er det vigtigste ”våben” til at kunne diagnosticere en sygdom. Når du går til lægen og får taget en prøve, er det biomarkører, de måler i prøven. Det er dine symptomer, som guider lægen i retning af, hvilke prøver der skal tages, og hvilke biomarkører lægerne skal måle. Men det er biomarkørerne, som bruges til at stille diagnosen for langt de fleste sygdomme. Selvom biomarkører er et uundværligt værktøj i diagnosticering af sygdomme, er de ikke begrænset til diagnostisk brug. Biomarkører kan også bruges til at forudse risikoen for at udvikle en sygdom eller til at vurdere effekten af en behandling. Der findes en række forskellige formål, som forskere og læger kan bruge en biomarkør til. På figur 3 kan du se en oversigt over nogle af de mange forskellige ting, biomarkører kan bruges til.
Figur 3: Biomarkører og deres formål. Biomarkører kan bruges til mange forskellige formål. De er et uundværligt diagnostisk værktøj, når lægerne skal identificere en sygdom i en patient. De kan også bruges til at vurdere, om en person er særligt disponeret for en bestemt sygdom, eller om en patient vil have gavn af en bestemt behandling. Biomarkører kan hjælpe sundhedspersonale med at svare på vigtige spørgsmål i forbindelse med behandlingen af en patient.
Diagnose: Biomarkøren kan bruges til at detektere en sygdom og stille en diagnose. Diagnostiske biomarkører kan fortælle lægen, om en patient er syg, og hvilken type sygdom vedkommende har.
Disponering: Biomarkøren kan bruges til at vurdere sandsynligheden for, at en person bliver syg, inden vedkommende viser nogen tegn på sygdom. Biomarkøren kan altså svare på, om en patient er særligt disponeret for at udvikle en sygdom. I det tilfælde kan lægerne gribe tidligt ind med forebyggende behandling. I nogle tilfælde er det muligt helt at undgå, at patienten bliver syg. I andre tilfælde kan lægerne sørge for, at patienten bliver mindre syg og får færre mén af sygdommen.
Prognose: Biomarkøren kan bruges til at vurdere, hvordan en sygdom vil udvikle sig, eller sandsynligheden for at en sygdom kommer tilbage. Prognostiske biomarkører kan være med til at svare på, hvor aggressivt et sygdomsforløb en patient får. Det kan have stor betydning, når lægerne vælger, hvilken behandling patienten skal have.
Overvågning: Biomarkøren kan bruges til at vurdere sygdomstilstanden løbende. Denne kategori inkluderer biomarkører, som også tilhører nogle af de andre kategorier. Hvis en biomarkør bliver målt gentagende gange i en patient, bruges den til overvågning af patientens sygdomsforløb. En diagnostisk biomarkør kan for eksempel måles flere gange, imens patienten er syg, for at finde ud af om behandlingen virker, og om patienten er på vej til at blive rask. Den diagnostiske biomarkør har derved flere formål og bruges også til overvågning.
Respons: Biomarkøren kan bruges til at vise, at et lægemiddel har en effekt. Disse biomarkører bruges ikke til at vurdere, om effekten er gavnlig eller ej. De bruges udelukkende til at se, om lægemidlet påvirker kroppen. Biomarkørerne kan bruges til at finde ud af, hvilken dosis en patient skal have af et bestemt lægemiddel. Hvis lægerne ikke kan måle en effekt af lægemidlet, skal dosissen måske sættes op.
Forudsigelse: Biomarkøren kan bruges til at vurdere sandsynligheden for en bestemt reaktion til et lægemiddel. Disse biomarkører bruges til at vurdere, om effekten er gavnlig eller ej i modsætning til respons-biomarkører. Nogle patienter vil have gavnlig effekt af en bestemt type behandling, mens andre patienter ikke vil opleve samme effekt. Biomarkørerne kan bruges til at svare på, hvilken behandling en patient skal have. Forudsigende biomarkører har stort potentiale inden for personlig medicin, som du kan læse mere om i et af vores andre undervisningsmaterialer her.
Sikkerhed: Biomarkøren kan bruges til at måle, hvor giftigt et lægemiddel er. Disse biomarkører kan bruges til at vurdere, om et lægemiddel har farlige bivirkninger, og behandlingen potentielt skal stoppes. De bruges meget i kliniske forsøg, som er en vigtig del af udviklingen af nye lægemidler.
Øvelse
Hvilke formål kan biomarkørerne hCG og kropstemperatur fra figur 1 bruges til?
Svar
hCG er en diagnostisk biomarkør, der kan bruges til at finde ud af, om en kvinde er gravid. Kropstemperatur kan for eksempel bruges til overvågning af en patients sygdomsforløb. Forhøjet kropstemperatur er dog en uspecifik biomarkør og vil næsten altid opfølges af undersøgelser af andre biomarkører.
To eksempler på biomarkører
Som du nu har lært, kan biomarkører bruges til mange forskellige formål. Nogle biomarkører kan i flere situationer anvendes til at fortælle noget om en overordnet biologisk proces i kroppen. Det gælder for eksempel kropstemperatur, der kan være forhøjet som følge af mange forskellige sygdomme. Andre biomarkører er meget specifikke og er indikatorer for en helt bestemt sygdom eller biologisk proces. Det kan for eksempel være graviditetshormonet hCG fra figur 1, der kun produceres under graviditet. I det næste afsnit kan du lære om to andre biomarkører: Hæmoglobin A1c og BRCA-generne. De er begge molekylære biomarkører, men de bruges til to forskellige formål i forbindelse med hver sin sygdom.
Hæmoglobin A1c til diagnosticering af diabetes
Hæmoglobin A1c er en molekylær biomarkør, som anvendes til at diagnosticere diabetes. Hæmoglobin er et protein, der findes i røde blodlegemer. Det er ansvarligt for at binde ilt og transportere det rundt i blodet til kroppens celler. Hæmoglobin kan dog også binde glukose, som er en form for sukker. Når glukose er bundet til hæmoglobin, kaldes det hæmoglobin A1c. Forholdet mellem hæmoglobin A1c og almindeligt hæmoglobin uden glukose er en indikator for blodsukkerniveauet hos en patient. Hvis der er meget glukose i blodet, vil der være et højt niveau af hæmoglobin A1c. Diabetes er en sygdom, hvor glukose ikke optages ordentligt i kroppens celler. Diabetikere har derfor et højt blodsukkerniveau og en forhøjet koncentration af hæmoglobin A1c. Ud fra koncentrationen af hæmoglobin A1c i en blodprøve kan læger diagnosticere en patient med diabetes. På figur 4 kan du se en illustration af hæmoglobin A1c og almindeligt hæmoglobin.
Figur 4: Hæmoglobin A1c til diagnosticering af diabetes. Hæmoglobin er et protein i røde blodlegemer, som kan binde til ilt (O2) og glukose (Glc). Når hæmoglobin er bundet til glukose, kaldes det hæmoglobin A1c. Hvis koncentrationen af hæmoglobin A1c i blodet er forhøjet, er det en indikator for et øget blodsukkerniveau, og patienten kan diagnosticeres med diabetes.
Blodsukkerniveau
Hvis du nu sidder og tænker på, hvorfor lægerne ikke bare måler direkte på koncentrationen af glukose i blodet, så er der en god forklaring på det. Blodsukkerniveauet hos alle mennesker falder og stiger i løbet af en dag. Det bliver påvirket af, hvad vi spiser, hvor meget vi bevæger os og meget andet. Det er derfor ikke præcist nok at måle direkte på blodsukkerkoncentrationen for at diagnosticere en person med diabetes. Her kommer hæmoglobin A1c ind i billedet. Bindingen mellem glukose og hæmoglobin er en irreversibel proces. Det betyder, at når hæmoglobin først er bundet til glukose, kan sukkeret ikke frigives igen. Hæmoglobinet vil være bundet til glukose i hele dets levetid. Et rødt blodlegeme lever omkring fire måneder. Når lægerne måler på koncentrationen af hæmoglobin A1c i blodet, kan de derfor få et overblik over patientens blodsukkerniveau over de sidste tre-fire måneder. Det er en meget bedre indikator for, om en person har forhøjet blodsukkerniveau, fordi det ikke varierer lige så meget som selve blodsukkeret.
Hæmoglobin A1c er altså en molekylær biomarkør, som bruges til diagnosticering af diabetes. Den måles ved at tage en blodprøve fra en patient og bestemme koncentrationen af hæmoglobin A1c i blodet i forhold til almindeligt hæmoglobin. Hvis forholdet mellem hæmoglobin A1c og almindeligt hæmoglobin er større end 48 mmol/mol, kan patienten diagnosticeres med diabetes.
BRCA til at identificere kvinder som er disponerede for kræft
Mutationer i BRCA-generne er molekylære biomarkører, der indikerer en øget risiko for brystkræft og kræft i æggestokkene. BRCA1 og BRCA2 er gener, som koder for proteiner, der er involverede i DNA-reparation. Proteinerne er såkaldte tumor suppressor proteiner, fordi de er stopklodser, der forhindrer, at normale celler udvikler sig til kræftceller. Nogle mutationer i BRCA-generne medfører, at proteinerne ikke fungerer, som de skal. De muterede BRCA-proteiner kan ikke længere hjælpe med at reparere DNA-skader, som derfor vil ophobe sig i cellerne. Nogle DNA-skader kan føre til konstant aktivering af cellecyklus og ukontrolleret celledeling og dermed resultere i kræft. Det har vist sig, at BRCA-proteinerne er særligt involverede i brystkræft og kræft i æggestokkene. Det betyder, at kvinder med bestemte BRCA-mutationer er særligt disponerede for disse kræftformer. På figur 5 kan du se, hvilken betydning et muteret BRCA-gen har for cellen.
Figur 5: Mutation i et BRCA-gen som indikator for en øget risiko for kræft. Bestemte mutationer i BRCA-generne medfører, at BRCA-proteinerne ikke længere fungerer. Normalvis hjælper BRCA-proteinerne med at reparere DNA-skader, så cellerne forbliver raske. Når BRCA-proteiner er muterede og ikke fungerer, ophober der sig DNA-skader i cellerne, som kan føre til ukontrolleret celledeling og kræft.
Forebyggende tiltag
Med en genetisk test kan en person finde ud af, om vedkommende har en skadelig mutation i et af BRCA-generne. Hvis testen viser, at der er en skadelig mutation i et af generne, er det muligt at tage nogle forbyggende tiltag. Ét forebyggende tiltag er tidligere eller hyppigere screening for brystkræft, også kaldet en mammografi. I dag bliver alle danske kvinder imellem 50 og 69 år tilbudt en mammografi hvert andet år. Hvis en kvinde har en skadelig mutation i et af BRCA-generne, kan hun for eksempel starte mammografi-screeningerne tidligere. Et andet forebyggende tiltag er at fjerne brysterne og/eller æggestokkene og æggelederne ved en operation. Den operation valgte kendissen Angelina Jolie for eksempel at få foretaget, efter hun fandt ud af, at hun havde en skadelig BRCA-mutation. Operationen mindsker risikoen for at udvikle kræft, men risikoen er stadig ikke helt nul. Tidligere og øget screening mindsker ikke risikoen for at få kræft, men det øger sandsynligheden for, at kræften bliver opdaget i tide og kan behandles.
BRCA-generne er altså molekylære biomarkører, der er indikatorer for en øget risiko for bestemte kræftformer. De kan måles med DNA-sekventering af en patients DNA, og de kan bruges til at mindske risikoen for et alvorligt kræftforløb.
Video – Introduktion
I den første video tager biolog Line Friis Frederiksen os med ind i en verden af biomarkører og sjældne sygdomme. Hun møder sektionsleder Kristin Skogstrand fra Statens Serum Institut og lektor Rikke Jentoft Olsen, som forklarer, hvad biomarkører er. De fortæller om screeningsprogrammet af nyfødte, hvor man bruger biomarkører til at opdage sygdomme tidligt og redde børns liv.
Som du kan høre, er biomarkører et helt essentielt værktøj i sundhedsvæsenet, som bruges til at diagnosticere sygdomme og give patienter den rette behandling. Der findes dog også mange sygdomme, hvor man ikke helt forstår mekanismerne bag og stadig ikke har nogen biomarkører. Én af de sygdomme er kronisk træthedssyndrom, som du kan lære mere om i afsnit fire. Inden da kan du lære om nogle af teknikkerne til at måle en biomarkør, og hvordan man leder efter nye biomarkører i afsnit to og tre.
Quiz
Opgaver
Brug hvad du har lært i opgaverne her.
