7 APLIKACE BIOLOGIE V MEDICÍNĚ - BIOLOGIE - 2024

Tyto aplikace biologie v medicíně jsou všechny tyto praktické nástroje, které biomedicíny nabízí v laboratorní diagnostiky, ve zdravotní péči a v kterékoli jiné oblasti související se zdravím.

Lékařská biologie nabízí širokou škálu technologických a vědeckých přístupů, které by sahaly od diagnostiky in vitro po genovou terapii. Tato biologická disciplína aplikuje různé principy, kterými se přírodní vědy řídí v lékařské praxi.

Mycobacterium tuberculosis. Zdroj: NIAID na Flickru., prostřednictvím Wikimedia Commons

Za tímto účelem odborníci provádějí zkoumání různých patofyziologických procesů s přihlédnutím k molekulárním interakcím k integrálnímu fungování organismu.

Biomedicina tak nabízí nové alternativy ve vztahu k tvorbě léčiv s nižšími toxickými hladinami. Stejně tak přispívá k včasné diagnostice nemocí a jejich léčbě.

Příklady aplikací biologie v medicíně

Selektivní terapie astmatu

Předpokládalo se, že SRS-A (pomalu reagující látka anafylaxe) hraje důležitou roli u astmatu, což je stav, který tolik postihuje lidi.

Následující výzkumy zjistily, že tato látka je směsí leukotrienu C4 (LTC4), leukotrienu E4 (LTE4) a leukotrienu D4 (LTD4). Tyto výsledky otevřely dveře k novému selektivnímu léčení astmatu.

Práce byla zaměřena na identifikaci molekuly, která specificky blokovala působení LTD4 v plicích, čímž se zamezilo zúžení dýchacích cest.

V důsledku toho byly vyvinuty léky obsahující modifikátory leukotrienu pro použití v terapii astmatu.

Selektivita a protizánětlivé léky

Nesteroidní protizánětlivá léčiva (NSAID) se dlouho používají při léčbě artritidy. Hlavním důvodem je jeho vysoká účinnost při blokování účinků kyseliny arachidonové, která se nachází v enzymu cyklooxygenáza (COX).

Když je však účinek COX inhibován, brání také jeho funkci jako gastrointestinální ochránce. Nedávné studie ukazují, že cyklooxygenáza je tvořena rodinou enzymů, kde 2 její členové mají velmi podobné vlastnosti: CO-1 a COX-2.

COX-1 má gastroprotektivní účinek, inhibicí tohoto enzymu se ztrácí ochrana střevního traktu. Základní požadavek nového léku by byl zaměřen na selektivní inhibici COX-2, aby se dosáhlo stálosti obou funkcí: ochranného a protizánětlivého.

Specialisté dokázali izolovat molekulu, která selektivně útočí na COX-2, takže nový lék nabízí oba výhody; protizánětlivé, které nezpůsobuje gastrointestinální poškození.

Alternativní způsoby podávání léčiv

Tradiční způsoby podávání pilulek, sirupů nebo injekcí vyžadují, aby chemická látka vstoupila do krevního řečiště a byla rozptýlena po celém těle.

Problém nastává, když se vyskytnou vedlejší účinky v tkáních nebo orgánech, pro které léčivo nebylo určeno, se zhoršením, že by se tyto příznaky mohly objevit před dosažením požadované terapeutické úrovně.

V případě tradiční léčby mozkového nádoru musí mít léčivo mnohem vyšší koncentraci než obvykle, kvůli hematoencefalickým bariérám. V důsledku těchto dávek mohou být vedlejší účinky vysoce toxické.

K dosažení lepších výsledků vědci vyvinuli biomateriál, který se skládá z polymerního zařízení. To je biokompatibilní a pomalu se uvolňuje léčivo. V případě mozkového nádoru je nádor odstraněn a jsou vloženy polymerní disky, které jsou tvořeny chemoterapeutickým léčivem.

Dávka bude tedy přesně taková, jaká je požadovaná a bude uvolněna v postiženém orgánu, čímž se výrazně sníží možné vedlejší účinky v jiných tělesných systémech.

Proteinové hydrogely zvyšující účinnost injekční terapie kmenovými buňkami

V terapii založené na kmenových buňkách je důležité, aby množství dodané pacientovi bylo klinicky přiměřené. Dále je nezbytné, aby byla jeho životaschopnost zachována in situ.

Nejméně invazivním způsobem dodání kmenových buněk je přímá injekce. Tato možnost však nabízí pouze 5% životaschopnost buněk.

Za účelem uspokojení klinických potřeb vyvinuli odborníci systém hubnutí a samoléčení, který obsahuje dva proteiny, které se samy sestavují do hydrogelů.

Když je tento hydrogelový systém podáván ve spojení s terapeutickými buňkami, očekává se, že zlepší životaschopnost buněk na místech, kde existuje tkáňová ischémie.

Používá se také v případě onemocnění periferních tepen, kde je prioritou zachování životaschopnosti buněk, které umožňují průtok krve v dolních končetinách

Zinek napadá buňky produkující inzulín

Inzulínová injekce funguje tak, že potlačuje příznaky cukrovky. Vědci navrhují působit přímo na beta buňky pankreatu, které vytvářejí inzulín. Klíčem by mohla být afinita těchto buněk k zinku.

Beta buňky akumulují zinek asi 1000krát více než zbytek buněk, které tvoří okolní tkáně. Tato vlastnost se používá k jejich identifikaci a selektivní aplikaci léků, které podporují jejich regeneraci.

Za tímto účelem vědci spojili chelatační činidlo zinek s léčivem, které regeneruje beta buňky. Výsledek ukazuje, že se lék také fixoval na beta buňkách, což způsobilo jejich množení.

V testu prováděném na potkanech se beta buňky regenerovaly o 250% více než jiné buňky.

NGAL jako prediktor akutního poškození ledvin

Lipokalin spojený s neutrofilní gelatinázou, známý pod zkratkou NGAL, je protein používaný jako biomarker. Jeho úlohou je detekovat akutní poškození ledvin u jedinců se srpkovitými buňkami. U těchto typů pacientů měření séra pravděpodobně předpovídalo nástup nemoci.

Poruchy ledvin, jako je zvýšený kreatinin a močovina, jsou jednou z komplikací srpkovitých buněk. Výzkum spojuje NGAL s nefropatií u pacientů s diabetem 2. typu.

Díky tomu je NGAL citlivým a důležitým nástrojem v klinickém prostředí díky nízkým nákladům, snadnému přístupu a dostupnosti.

Kromě toho je to citlivý biomarker, který přispívá k včasné detekci, s velmi širokou škálou pro rutinní hodnocení, během léčby srpkovitých buněk.

Vitamin D, inhibitor růstu Mycobacterium tuberculosis

Tuberkulóza je primárně plicní onemocnění spojené s Mycobacterium tuberculosis. Postup choroby bude záviset na reakci imunitního systému, jehož účinnost je ovlivněna vnějšími a vnitřními faktory, jako je genetika.

Mezi vnější faktory patří fyziologický a nutriční stav pacienta. Studie ukazují, že nedostatek vitamínu D může přímo souviset s narušenou regulací imunitního systému.

Tímto způsobem by byly ovlivněny imunomodulační účinky uvedeného systému na M. tuberculosis. Zvýšená šance na tuberkulózu může souviset s nízkou hladinou vitamínu D.

Klinický význam naznačuje, že antituberkulózní terapie indukovaná vitamínem D3 by mohla působit jako doplněk léčby tuberkulózy.

Reference

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Sérové ​​hladiny lipokalinu asociovaného s neutrofilní gelatinázou (NGAL) jako prediktor akutního poškození ledvin u jedinců kosáčích buněk. J Biomedical. Obnoveno z jbiomeds.com
2. Campbell, A K. (1988) Chemiluminescence. Principy a aplikace v biologii a medicíně. ETDE Web. Obnoveno z osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Aplikace vývojové biologie v medicíně a zemědělství zvířat. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.go
4. Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Proteinové inženýrství pro zlepšenou účinnost injekční terapie založené na kmenových buňkách v myším modelu pro periferní arteriální onemocnění Stanfordská univerzita. Obnoveno z chemh.stanford.edu.
5. Nathan Collins (2018). Vědci používají zinek k cílení buněk produkujících inzulín pomocí regenerativního léčiva. Stanfordská Univerzita. Obnoveno z chemh.stanford.edu.
6. Národní středisko pro biotechnologické informace (NCBI) (2003). Beyond the Molecular Frontier: Výzvy pro chemii a chemické inženýrství. Převzato z: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitamin D-An imunitní modulátor a inhibitor růstu Mycobacterium Tuberculosis H37Rv. Journal of Molecular Biology and Biothecnology. Obnoveno z imedpub.com.