7 BIOLOĢIJAS PIELIETOJUMS MEDICĪNĀ - BIOLOĢIJA - 2025

Par bioloģijas lietojumprogrammas medicīnā ir visi tie praktiskie rīki, biomedicīnas piedāvājumi laboratorijas diagnostikā, medicīniskajā aprūpē un jebkurā citā jomā, kas saistīti ar veselību.

Medicīniskā bioloģija piedāvā plašu tehnoloģisko un zinātnisko pieeju klāstu, sākot no in vitro diagnostikas līdz gēnu terapijai. Šī bioloģijas disciplīna piemēro dažādus principus, kas medicīnas praksē regulē dabaszinātnes.

Mycobacterium tuberculosis. Avots: NIAID vietnē Flickr. , izmantojot Wikimedia Commons

Šim nolūkam speciālisti veic dažādu patofizioloģisko procesu izpēti, ņemot vērā molekulāro mijiedarbību līdz organisma integrālai darbībai.

Tādējādi biomedicīna piedāvā jaunas alternatīvas saistībā ar zāļu radīšanu ar zemāku toksisko līmeni. Tādā pašā veidā tas veicina slimību agrīnu diagnosticēšanu un ārstēšanu.

Bioloģijas pielietojuma piemēri medicīnā

Selektīva astmas terapija

Iepriekš tika uzskatīts, ka SRS-A (lēni reaģējoša anafilakses viela) ir nozīmīga loma astmas gadījumā - stāvoklī, kas tik ļoti nomāc cilvēkus.

Turpmākajos pētījumos noskaidroja, ka šī viela ir maisījums starp leikotriēnu C4 (LTC4), leikotriēnu E4 (LTE4) un leikotriēnu D4 (LTD4). Šie rezultāti pavēra iespējas jaunām selektīvām astmas ārstēšanas metodēm.

Darba mērķis bija identificēt molekulu, kas īpaši bloķēja LTD4 darbību plaušās, tādējādi izvairoties no elpceļu sašaurināšanās.

Rezultātā tika izstrādātas zāles, kas satur leikotriēna modifikatorus, izmantošanai astmas terapijā.

Selektivitāte un pretiekaisuma līdzekļi

Nesteroīdie pretiekaisuma līdzekļi (NPL) jau sen tiek izmantoti artrīta ārstēšanā. Galvenais iemesls ir tā augstā efektivitāte arahidonskābes, kas atrodas fermentā ciklooksigenāzē (COX), bloķēšanā.

Tomēr, ja COX iedarbība tiek kavēta, tas arī novērš tā kā kuņģa un zarnu trakta aizsarga funkcijas. Jaunākie pētījumi liecina, ka ciklooksigenāzi veido fermentu grupa, kurā 2 tās locekļiem ir ļoti līdzīgas īpašības: CO-1 un COX-2.

COX-1 piemīt gastroprotektīva iedarbība, nomācot šo fermentu, tiek zaudēta zarnu trakta aizsardzība. Jaunās zāles pamatprasība būtu orientēta uz selektīvu COX-2 kavēšanu, lai panāktu abu funkciju pastāvīgumu: aizsargājošo un pretiekaisuma.

Speciālistiem izdevās izdalīt molekulu, kas selektīvi uzbrūk COX-2, tāpēc jaunā narkotika sniedz abas priekšrocības; pretiekaisuma līdzeklis, kas neizraisa zarnu trakta bojājumus.

Alternatīvas zāļu ievadīšanas metodes

Tradicionālās tablešu, sīrupa vai injekciju ievadīšanas metodes prasa, lai ķīmiskā viela nonāktu asinsritē un būtu izkliedēta visā ķermenī.

Problēma rodas, ja blakusparādības rodas audos vai orgānos, kuriem zāles nebija paredzētas, saasinot to, ka šie simptomi varētu parādīties pirms vēlamā terapeitiskā līmeņa sasniegšanas.

Smadzeņu audzēja tradicionālas ārstēšanas gadījumā asins-smadzeņu barjeru dēļ zāļu koncentrācijai jābūt daudz augstākai nekā parasti. Šo devu rezultātā blakusparādības varētu būt ļoti toksiskas.

Lai sasniegtu labākus rezultātus, zinātnieki ir izstrādājuši biomateriālu, kas sastāv no polimetriskas ierīces. Tas ir bioloģiski saderīgs un lēnām izšķīst, atbrīvojot zāles. Smadzeņu audzēja gadījumā audzējs tiek noņemts un tiek ievietoti polimēru diski, kas sastāv no ķīmijterapijas zālēm.

Tādējādi deva būs precīzi nepieciešama un tiks izlaista skartajā orgānā, ievērojami samazinot iespējamās blakusparādības citās ķermeņa sistēmās.

Olbaltumvielu hidrogēli, lai uzlabotu cilmes šūnu injekcijas terapijas efektivitāti

Cilmes šūnu terapijā ir svarīgi, lai pacientam piegādātais daudzums būtu klīniski pietiekams. Turklāt ir nepieciešams saglabāt tā dzīvotspēju in situ.

Vismazākais invazīvais cilmes šūnu piegādes veids ir tieša injekcija. Tomēr šī opcija nodrošina šūnu dzīvotspēju tikai 5%.

Lai apmierinātu klīniskās vajadzības, speciālisti ir izstrādājuši novājēšanas un pašdziedinošo sistēmu, kas sastāv no diviem proteīniem, kas pašsadalās hidrogēlos.

Ja tiek ievadīta šī hidrogela sistēma kopā ar terapeitiskajām šūnām, ir paredzams, ka tā uzlabos šūnu dzīvotspēju tajās vietās, kur pastāv audu išēmija.

To lieto arī perifēro artēriju slimības gadījumā, kad prioritāte ir saglabāt to šūnu dzīvotspēju, kas ļauj asins plūsmai apakšējās ekstremitātēs

Cinks, lai uzbruktu insulīnu ražojošām šūnām

Insulīna injekcija darbojas, kontrolējot diabēta simptomus. Pētnieki ierosina tieši rīkoties ar aizkuņģa dziedzera beta šūnām, kas rada insulīnu. Galvenais varētu būt šo šūnu afinitāte pret cinku.

Beta šūnas uzkrāj cinku apmēram 1000 reizes vairāk nekā pārējās šūnas, kas veido apkārtējos audus. Šis raksturlielums tiek izmantots, lai tos identificētu un selektīvi lietotu zāles, kas veicina to atjaunošanos.

Lai to izdarītu, pētnieki cinka helātu veidošanas līdzekli saistīja ar zālēm, kas reģenerē beta šūnas. Rezultāts norāda, ka zāles fiksējas arī uz beta šūnām, izraisot to pavairošanu.

Testā ar žurkām beta šūnas reģenerējās par aptuveni 250% vairāk nekā citas šūnas.

NGAL kā akūta nieru traumas prognozētājs

Ar neitrofilo želatināzi saistītais lipokalīns, kas pazīstams ar saīsinājumu NGAL, ir olbaltumviela, ko izmanto kā biomarķieri. Tās uzdevums ir atklāt akūtu nieru traumu indivīdiem ar sirpjveida šūnām. Šāda veida pacientiem seruma mērīšana, iespējams, paredzēja slimības sākumu.

Nieru darbības traucējumi, piemēram, paaugstināts kreatinīna un urīnvielas daudzums, ir viena no sirpjveida šūnu slimības komplikācijām. Pētījumi saista NGAL ar nefropātiju pacientiem ar 2. tipa cukura diabētu.

Tas padara NGAL par jutīgu un svarīgu instrumentu klīniskajā vidē zemo izmaksu, vieglas piekļuves un pieejamības dēļ.

Turklāt tas ir jutīgs biomarķieris, kurš sirpjveida šūnu slimības ārstēšanas laikā veicina agrīnu atklāšanu ar ļoti plašu rutīnas novērtēšanas diapazonu.

D vitamīns, Mycobacterium tuberculosis augšanas inhibitors

Tuberkuloze galvenokārt ir plaušu slimība, kas saistīta ar Mycobacterium tuberculosis. Slimības progresēšana būs atkarīga no imūnsistēmas reakcijas, kuras efektivitāti ietekmē ārējie un iekšējie faktori, piemēram, ģenētika.

Starp ārējiem faktoriem var minēt pacienta fizioloģisko un uztura stāvokli. Pētījumi norāda, ka D vitamīna deficīts var būt tieši saistīts ar traucētu imūnsistēmas regulēšanu.

Tādā veidā tiktu ietekmēta minētās sistēmas imūnmodulējošā iedarbība uz M. tuberculosis. Palielināta iespēja saslimt ar tuberkulozi varētu būt saistīta ar zemu D vitamīna līmeni.

Klīniskā nozīme norāda, ka D3 vitamīna izraisītā prettuberkulārā terapija varētu būt papildinājums tuberkulozes ārstēšanai

Atsauces

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Neitrofilu ar želatināzi saistītā lipokalīna (NGAL) līmeņa serumā līmeņi kā akūtu nieru traumu prognoze sirpjveida šūnu subjektiem. J Biomedicīnas. Atgūts no vietnes jbiomeds.com
2. Campbell, A K. (1988) Ķīmiskā luminiscence. Principi un pielietojums bioloģijā un medicīnā. ETDE tīmeklis. Atgūts no osti.gov.
3. Smits RC1, Rodas SJ. (2000). Attīstības bioloģijas pielietojums medicīnā un dzīvnieku lauksaimniecībā. Atgūts no vietnes ncbi.nlm.nih.go
4. Ngans Huangs, Sāra Heilshorna (2019). Olbaltumvielu inženierijas hidrogeli cilmes šūnu balstītas injekcijas terapijas efektivitātes uzlabošanai peļu perifēro artēriju slimības modelī Stenfordas universitātē. Atgūts no chemh.stanford.edu.
5. Natans Kolinss (Nathan Collins, 2018) .Pētnieki izmanto cinku, lai ar reģeneratīvo medikamentu mērķētu insulīna ražošanas šūnas. Stenfordas universitāte. Atgūts no chemh.stanford.edu.
6. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs (NCBI) (2003). Ārpus molekulārās robežas: izaicinājumi ķīmijai un ķīmijas inženierijai. Iegūts no: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) D-vitamīna imūnmodulators un Mycobacterium Tuberculosis H37Rv augšanas inhibitors. Molekulārās bioloģijas un biotehnoloģijas žurnāls. Atgūts no imedpub.com.