7 UPORABA BIOLOGIJE V MEDICINI - BIOLOGIJA - 2025

Za aplikacije biologije v medicini so vsi tisti, praktična orodja, ki biomedicine nudi v laboratorijski diagnostiki, v zdravstveni oskrbi in na vseh drugih področjih, povezanih z zdravjem.

Medicinska biologija ponuja široko paleto tehnoloških in znanstvenih pristopov, ki segajo od in vitro diagnostike do genske terapije. Ta disciplina biologija uporablja najrazličnejša načela, ki veljajo za naravoslovje v medicinski praksi.

Mycobacterium tuberculosis. Vir: NIAID na Flickr. , prek Wikimedia Commons

Za to specialisti izvajajo preiskave različnih patofizioloških procesov, pri čemer upoštevajo molekularne interakcije do celovitega delovanja organizma.

Tako biomedicina ponuja nove alternative v zvezi z ustvarjanjem zdravil z nižjo stopnjo strupenosti. Na enak način prispeva k zgodnji diagnozi bolezni in njihovemu zdravljenju.

Primeri uporabe biologije v medicini

Selektivna terapija za astmo

Za SRS-A (počasi reagirajoča snov anafilaksije) je bilo prej mišljeno, da ima pomembno vlogo pri astmi, ki tako močno prizadene človeka.

Poznejše preiskave so pokazale, da je ta snov zmes med levkotrienom C4 (LTC4), levkotrienom E4 (LTE4) in levkotrienom D4 (LTD4). Ti rezultati so odprli vrata novim selektivnim zdravljenjem astme.

Delo je bilo namenjeno prepoznavanju molekule, ki je posebej blokirala delovanje LTD4 v pljučih in se tako izognila zožitvi dihalnih poti.

Kot rezultat tega so bila razvita zdravila, ki vsebujejo modifikatorje levkotriena za uporabo v terapijah astme.

Selektivnost in protivnetna zdravila

Nesteroidna protivnetna zdravila (NSAID) se že dolgo uporabljajo pri zdravljenju artritisa. Glavni razlog je njegova visoka učinkovitost pri zaviranju učinkov arahidonske kisline, ki se nahaja v encimu ciklooksigenaza (COX).

Ko pa učinek COX zavira, prepreči tudi njegovo delovanje kot zaščitnik prebavil. Nedavne študije kažejo, da ciklooksigenazo sestavlja družina encimov, kjer imata dva njena člana zelo podobne lastnosti: CO-1 in COX-2.

COX-1 ima gastroprotektivni učinek, z zaviranjem tega encima se zaščita črevesnega trakta izgubi. Temeljna zahteva novega zdravila bi bila usmerjena v selektivno zaviranje COX-2, da bi dosegli stalnost obeh funkcij: zaščitne in protivnetne.

Specialistom je uspelo izolirati molekulo, ki selektivno napada COX-2, zato novo zdravilo ponuja obe prednosti; protivnetno, ki ne povzroča prebavil.

Nadomestni načini dajanja zdravil

Tradicionalne metode dajanja tabletk, sirupov ali injekcij zahtevajo, da kemikalija vstopi v krvni obtok in se razprši po telesu.

Težava nastane, kadar se pojavijo neželeni učinki v tkivih ali organih, za katere zdravilo ni bilo namenjeno, s poslabšanjem, da bi se ti simptomi lahko pojavili, preden se doseže želena terapevtska raven.

V primeru tradicionalnega zdravljenja možganskega tumorja mora imeti zdravilo zaradi krvno-možganskih ovir veliko večjo koncentracijo kot običajno. Zaradi teh odmerkov so stranski učinki lahko zelo strupeni.

Za doseganje boljših rezultatov so znanstveniki razvili biomaterial, ki je sestavljen iz polimerne naprave. To je biokompatibilno in se raztaplja, počasi sprošča zdravilo. V primeru možganskega tumorja odstranimo tumor in vstavimo polimerne diske, ki so sestavljeni iz kemoterapevtskega zdravila.

Tako bo odmerek natanko potreben in se sprosti v prizadetem organu, kar znatno zmanjša morebitne neželene učinke v drugih telesnih sistemih.

Proteinski hidrogeli za povečanje učinkovitosti terapije z injekcijskimi celicami

Pri terapiji, ki temelji na matičnih celicah, je pomembno, da je količina, ki jo bolniku dostavimo, klinično zadostna. Poleg tega je treba ohraniti njegovo sposobnost preživetja in situ.

Najmanj invaziven način dostave matičnih celic je neposredna injekcija. Vendar ta možnost ponuja le 5-odstotno sposobnost preživetja celic.

Da bi zadostili kliničnim potrebam, so strokovnjaki razvili sistem za hujšanje in samozdravljenje, ki obsega dva proteina, ki se samostojno sestavljata v hidrogele.

Ko se ta hidrogelni sistem daje skupaj s terapevtskimi celicami, se pričakuje, da bo izboljšal sposobnost preživetja celic na tistih mestih, kjer obstaja tkivna ishemija.

Uporablja se tudi v primeru bolezni perifernih arterij, kjer je prednostno ohranjanje sposobnosti celic, ki omogočajo pretok krvi v spodnjih okončinah

Cink za napad celic, ki proizvajajo inzulin

Injiciranje inzulina deluje z nadzorom simptomov sladkorne bolezni. Raziskovalci predlagajo, da delujejo neposredno na beta celice trebušne slinavke, ki proizvajajo inzulin. Ključno je lahko sorodnost teh celic do cinka.

Beta celice kopičijo cink približno 1000 krat več kot ostale celice, ki sestavljajo okoliška tkiva. Ta lastnost se uporablja za njihovo identifikacijo in selektivno uporabo zdravil, ki spodbujajo njihovo regeneracijo.

Da bi to naredili, so raziskovalci cinkovo ​​kelatno sredstvo povezali z zdravilom, ki regenerira beta celice. Rezultat kaže, da se zdravilo fiksira tudi na beta celicah, zaradi česar se množijo.

V testu na podganah so se beta celice regenerirale za približno 250% več kot druge celice.

NGAL kot napovedovalec akutne poškodbe ledvic

Lipokalin, povezan z nevtrofilno želatinozo, znan po akronimu NGAL, je protein, ki se uporablja kot biomarker. Njegova vloga je odkrivanje akutne poškodbe ledvic pri osebah s srpastimi celicami. Pri teh vrstah bolnikov je mogoče merjenje seruma napovedati začetek bolezni.

Bolezni ledvic, kot sta povečan kreatinin in sečnina, so eden od zapletov srpastih celic. Raziskave povezujejo NGAL z nefropatijo pri bolnikih s sladkorno boleznijo tipa 2.

Zaradi tega je NGAL občutljivo in pomembno orodje v kliničnih okoljih zaradi nizkih stroškov, enostavnega dostopa in razpoložljivosti.

Poleg tega je občutljiv biomarker, ki prispeva k zgodnjemu odkrivanju z zelo širokim razponom za rutinsko ocenjevanje med zdravljenjem srpastih celic.

Vitamin D, zaviralec rasti Mycobacterium tuberculosis

Tuberkuloza je predvsem pljučna bolezen, povezana z Mycobacterium tuberculosis. Napredovanje bolezni bo odvisno od odziva imunskega sistema, na njegovo učinkovitost vplivajo zunanji in notranji dejavniki, na primer genetika.

Med zunanje dejavnike sodijo fiziološki in prehranski status pacienta. Študije kažejo, da je pomanjkanje vitamina D lahko neposredno povezano z oslabljeno regulacijo imunskega sistema.

Na ta način bi vplivali na imunomodulacijsko delovanje omenjenega sistema na M. tuberculosis. Povečana možnost za okužbo s tuberkulozo je lahko povezana z nizko raven vitamina D.

Klinični pomen kaže, da bi lahko antituberkulozno zdravljenje, ki ga povzroča vitamin D3, dopolnilo k zdravljenju tuberkuloze

Reference

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Serumske ravni lipokalina, povezanega z nevtrofilno želatinazo (NGAL), so napovedovalec akutne poškodbe ledvic pri osebah srbečih celic. J Biomedicinska. Pridobljeno s strani jbiomeds.com
2. Campbell, A K. (1988) Chemiluminescence. Načela in aplikacije v biologiji in medicini. ETDE Splet. Pridobljeno iz osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Uporaba razvojne biologije v medicini in živalskem kmetijstvu. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.go
4. Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Hidrogeli, izdelani z beljakovinami, za izboljšanje učinkovitosti injekcijske terapije z matičnimi celicami na mišjem modelu za periferno arterijsko bolezen univerze Stanford. Pridobljeno iz chemh.stanford.edu.
5. Nathan Collins (2018). Raziskovalci uporabljajo cink za targetiranje celic, ki proizvajajo inzulin, z regenerativnim zdravilom. Univerza Stanford. Pridobljeno iz chemh.stanford.edu.
6. Nacionalni center za biotehnološke informacije (NCBI) (2003). Onkraj molekularne meje: izzivi kemije in kemijskega inženirstva. Vzeto iz: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitaminski D-imunski modulator in zaviralec rasti mikobakterij tuberkuloze H37Rv. Journal of Molecular Biology and Biothecnology. Pridobljeno iz imedpub.com.