Olyan jelzőmolekula, amely képes kimutatni vagy megerősíteni egy betegség vagy kóros állapot jelenlétét, illetve azonosítani az érintett egyént. Az ilyen biomarkerek egyes rendellenességekkel való kapcsolatát biokémiai és klinikai validációk révén lehet megerősíteni. Ugyanakkor egy adott betegség biomarkerei nem feltétlenül és nem ok-okozati módon kapcsolódnak a betegség minden egyes patomechanizmusához. Fontos azonban igazolni a kapcsolatot a biomarker és a releváns betegségfenotípusok, valamint a betegség kezdetének, előrehaladásának vagy visszaeséseinek időpontjai között. A betegség biomarkerei lehetnek diagnosztikus, prognosztikus vagy betegségosztályozó biomarkerek is.

 

Ezeknek a biomarkereknek a segítségével mérhető egy betegség vagy kóros állapot, kimutatható egy környezeti ágenssel vagy gyógyszervegyülettel való expozíció, vagy egy terápiás vegyület hatása. Szintén jelentősek a gyógyszer megoszlásának követésében, a gyógyszer célstruktúrán való tartózkodási idejének meghatározásában. Idetartoznak azok a biomarkerek is, amelyek a farmakológiai hatóanyagok koncentrációját tükrözik a vérben, testfolyadékokban vagy a gyógyszerhatás lokális helyein, és amelyek fontosak a megfelelő dózisok meghatározásához a kívánt farmakológiai válasz kiváltása érdekében.

 

Farmakodinámiás vagy válaszbiomarkernek nevezzük, ha egy biomarker szintje megváltozik egy gyógyszermolekulával történő expozíció hatására. Ez a biomarkertípus rendkívül hasznos mind a klinikai gyakorlatban, mind a korai terápiás fejlesztés során, mert információt szolgáltat a terápiás célpont eléréséről, valamint a downstream effektoraktivitásról. Ha például a hipertónia vagy diabétesz kezelésére alkalmazott terápia nem eredményez vérnyomás- vagy vércukorszint-csökkenést, megalapozott indok áll fenn az adott beavatkozás elhagyására és alternatíva keresésére. Hasonlóképpen, ha egy vizsgálati készítmény nem vált ki jelentős változást az adott biomarker kulcsparaméterében a gyógyszerfejlesztés korai vizsgálatai során, aligha érdemes folytatni annak fejlesztését.

Információt szolgáltatnak a kezelésre adott válasz valószínűségéről, és támogatják a terápiás döntéshozatalt. A gyógyszerfejlesztés folyamatában a prediktív biomarkerek lehetővé teszik a betegpopulációk alcsoportokra bontását annak alapján, hogy mekkora a valószínűsége annak, hogy adott terápiára pozitívan reagálnak. Ez elősegíti olyan célzott terápiák fejlesztését, amelyek nagyobb hatékonysággal alkalmazhatók az adott betegcsoportokban, miközben elkerülhető a nem hatékony vagy szükségtelen kezelés azon páciensek esetében, akik várhatóan nem profitálnának belőle. A biomarkereket felhasználják hatékonyabb és informatívabb klinikai vizsgálati protokollok kidolgozására. A kezelésekre legnagyobb valószínűséggel reagáló betegek bevonásával növelhető a pozitív terápiás hatás kimutatásának esélye, ami pontosabb eredményekhez és gyorsabb fejlesztési folyamatokhoz vezet. A prediktív biomarkerek irányt mutathatnak abban, hogy érdemes-e folytatni egy gyógyszerjelölt fejlesztését. Ha a korai klinikai vizsgálatok során a biomarkerrel rendelkező betegek kedvezően reagálnak, az alátámasztja a fejlesztés folytatásának indokoltságát. Bizonyos esetekben a prediktív biomarkerekhez társdiagnosztikai (companion diagnostic) teszteket is fejlesztenek. Ezek segítségével még a kezelés megkezdése előtt azonosítható a biomarker jelenléte a betegben, biztosítva, hogy a megfelelő kezelés a megfelelő beteghez jusson el. Az FDA és az EMA gyakran figyelembe veszi a prediktív biomarkerek jelenlétét egy gyógyszer engedélyezési eljárása során. Egy sikeres biomarker hozzájárulhat a gyorsított jóváhagyáshoz, a javallatok bővítéséhez vagy specifikus alkalmazási előírások kialakításához a biomarkert hordozó betegek számára. A gyógyszerpiacra kerülés után a prediktív biomarkerek továbbra is hasznos eszközök lehetnek. Segíthetnek a betegek terápiás válaszának nyomon követésében, biztonságossági problémák azonosításában, valamint a kezelési protokollok pontosításában a valós életből származó adatok alapján.

Olyan biomarkerek, amelyeket egy orvosi beavatkozás vagy környezeti ágens expozíciója előtt vagy után mérnek annak jelzésére, hogy mekkora a valószínűsége, jelenléte vagy mértéke egy toxikus hatásnak mint nemkívánatos eseménynek. Ezeket a biomarkereket mérhetjük sejtekben és/vagy szövetkultúra-rendszerekben (in vitro), vagy megfelelő állatkísérletekben (in vivo). Számos terápia esetében a máj-, vese- vagy kardiovaszkuláris toxicitás monitorozása alapvető fontosságú annak biztosításához, hogy az adott kezelés biztonságosan fenntartható legyen.

A beteget jellemzik, a betegség lefolyására, kimenetelére adnak információt függetlenül attól, hogy a beteg milyen kezelésben részesül. Meghatározott kiindulási időpontban kerülnek mérésre; számos ismert prognosztikai biomarker olyan klinikai helyzetekben fordul elő, amikor a beteget már diagnosztizálták egy betegséggel vagy kórállapottal, és fontos annak megítélése, hogy milyen valószínűséggel alakul ki egy jövőbeli klinikai esemény. Ilyen esemény lehet például a halálozás, a betegségprogresszió vagy a kiújulás valószínűsége. Ha egy biomarker prognosztikai jelentőségű és a kezelés hatékony, akkor a kezelési előny független a biomarker jelenlététől vagy hiányától, de a biomarker továbbra is különbséget mutat a betegség kimenetele szempontjából (attól függően, hogy jelen van-e vagy sem). Például az onkológiában a rák kimenetelére (pl. betegség kiújulása, progressziója, halálozás) vonatkozóan adnak információt, függetlenül a kapott kezeléstől. Ilyen prognosztikai biomarker a prosztatarák diagnózisakor mért PSA-szint vagy a PIK3CA mutáció státusza, illetve a HER2-pozitivitás mértéke áttétes emlőrákos nők daganataiban. A CLEOPATRA (Clinical Evaluation of Pertuzumab and Trastuzumab) klinikai vizsgálat kimutatta, hogy a PIK3CA mutáció prognosztikai jelentőséggel bír a HER2-pozitív áttétes emlőrák első vonalbeli kezelésében. Különösen azoknál a nőknél, akiknek daganata PIK3CA mutációt hordozott, a progressziómentes túlélés (progression-free survival, PFS) kedvezőtlenebb volt, mint a PIK3CA vad típusú (wild-type) tumorral rendelkező nőknél, függetlenül a kezelési csoporttól. Ezen túlmenően azoknál a betegeknél, akik már átestek szívinfarktuson, a magas vérnyomás, a diabetes mellitus fennállása, az emelkedett LDL-koleszterin- és az alacsony HDL-koleszterinszint például olyan biomarkerek, amelyek egy újabb szívinfarktus fokozott kockázatát jelezhetik. Hipertóniás egyéneknél a cukorbetegség egyidejű jelenléte növeli a kardiovaszkuláris események valószínűségét.