7 ЗАСТОСУВАННЯ БІОЛОГІЇ В МЕДИЦИНІ - БІОЛОГІЯ - 2025

В області застосування біології в медицині все ті практичні інструменти , які пропонує біомедицина в лабораторної діагностики, в медичній допомозі і в будь-якій області , пов'язані зі здоров'ям.

Медична біологія пропонує широкий спектр технологічних та наукових підходів, які можуть варіюватися від діагностики in vitro до генної терапії. Ця дисципліна біології застосовує різноманітні принципи, якими керуються природничі науки в медичній практиці.

Мікобактерії туберкульозу. Джерело: NIAID на Flickr. через Wikimedia Commons

Для цього фахівці проводять дослідження різних патофізіологічних процесів з урахуванням молекулярних взаємодій до цілісного функціонування організму.

Таким чином, біомедицина пропонує нові альтернативи щодо створення лікарських препаратів з більш низьким рівнем токсичності. Таким же чином це сприяє ранній діагностиці захворювань та їх лікуванню.

Приклади застосування біології в медицині

Вибірна терапія астми

Раніше вважалося, що SRS-A (повільно реагує речовина анафілаксії) відіграє важливу роль при астмі, стані, яка так сильно страждає від людини.

Подальші дослідження визначили, що ця речовина являє собою суміш між лейкотрієном С4 (LTC4), лейкотрієном Е4 (LTE4) та лейкотрієном D4 (LTD4). Ці результати відкрили двері до нових селективних методів лікування астми.

Робота була спрямована на виявлення молекули, яка спеціально блокувала дію LTD4 в легенях, тим самим уникаючи звуження дихальних шляхів.

В результаті були розроблені препарати, що містять модифікатори лейкотрієну для використання в терапії астми.

Селективність та протизапальні препарати

Нестероїдні протизапальні препарати (НПЗЗ) давно застосовуються в лікуванні артриту. Основна причина - її висока ефективність для блокування ефектів арахідонової кислоти, що знаходиться в складі ферменту циклооксигенази (ЦОГ).

Однак, коли ефект ЦОГ гальмується, він також перешкоджає його функції як шлунково-кишкового протектора. Останні дослідження свідчать, що циклооксигеназа складається з сімейства ферментів, де 2 її члена мають дуже схожі характеристики: CO-1 та COX-2.

ЦОГ-1 має гастропротекторну дію, пригнічуючи цей фермент, втрачається захист кишкового тракту. Основною вимогою нового препарату буде орієнтоване на вибіркове інгібування ЦОГ-2, на досягнення постійності обох функцій: захисної та протизапальної.

Фахівцям вдалося виділити молекулу, яка вибірково атакує COX-2, тому новий препарат пропонує обидві переваги; протизапальний, який не спричинює ураження шлунково-кишкового тракту.

Альтернативні методи введення лікарських засобів

Традиційні методи введення таблеток, сиропів або ін’єкцій вимагають, щоб хімічний засіб потрапляв у кров, щоб було розпорошене по всьому організму.

Проблема виникає, коли виникають побічні ефекти в тканинах або органах, для яких препарат не був призначений, із загостренням того, що ці симптоми могли з’явитися до досягнення бажаного терапевтичного рівня.

У разі традиційного лікування пухлини мозку препарат повинен мати значно більшу концентрацію, ніж зазвичай, через гематоенцефалічні бар'єри. Внаслідок цих доз побічні ефекти можуть бути сильно токсичними.

Для досягнення кращих результатів вчені розробили біоматеріал, який складається з полімерного пристрою. Це біосумісний і повільно розчиняється, вивільняючи препарат. У разі пухлини головного мозку пухлину видаляють і вставляють полімерні диски, що складаються з хіміотерапевтичного препарату.

Таким чином, дозування буде саме такою, яка потрібна, і вивільниться в уражений орган, значно зменшивши можливі побічні ефекти в інших системах організму.

Білкові гідрогелі для підвищення ефективності терапії стовбуровими клітинами

При терапії на основі стовбурових клітин важливо, щоб кількість, що доставляється пацієнту, була клінічно достатньою. Крім того, необхідно, щоб його життєздатність зберігалася in situ.

Найменш інвазивним способом доставки стовбурових клітин є пряма ін’єкція. Однак цей варіант пропонує лише 5% життєздатність клітин.

Для задоволення клінічних потреб фахівці розробили систему для схуднення та самолікування, яка складається з двох білків, які самостійно збираються у гідрогелі.

При введенні цієї гідрогелевої системи спільно з терапевтичними клітинами очікується поліпшення життєздатності клітин у тих місцях, де існує ішемія тканин.

Його також застосовують у випадку захворювання периферичних артерій, де пріоритетним є підтримання життєздатності клітин, що дозволяють кровотоку в нижніх кінцівках

Цинк для нападу на клітини, що виробляють інсулін

Ін’єкція інсуліну діє, контролюючи симптоми діабету. Дослідники пропонують діяти безпосередньо на бета-клітини підшлункової залози, які виробляють інсулін. Ключовим могло бути спорідненість цих клітин до цинку.

Бета-клітини накопичують цинку приблизно в 1000 разів більше, ніж решта клітин, що складають навколишні тканини. Ця характеристика використовується для їх ідентифікації та вибіркового застосування препаратів, що сприяють їх регенерації.

Для цього дослідники пов’язували хелатуючий засіб цинку з препаратом, який відновлює бета-клітини. Результат свідчить про те, що препарат також фіксується на бета-клітинах, викликаючи їх розмноження.

У тесті, проведеному на щурах, бета-клітини регенерували приблизно на 250% більше, ніж інші клітини.

НГАЛ як предиктор гострої травми нирок

Ліпокалін, асоційований з нейтрофільною желатиназою, відомий під абревіатурою NGAL, є білком, який використовується як біомаркер. Його роль полягає у виявленні гострих травм нирок у осіб, які мають серпоподібні клітини. У цих типів пацієнтів вимірювання сироватки крові, можливо, передбачило початок захворювання.

Розлади нирок, такі як підвищення креатиніну та сечовини, є одним із ускладнень захворювання серпоподібних клітин. Дослідження асоціює НГАЛ з нефропатією у пацієнтів з діабетом 2 типу.

Це робить НГАЛ чутливим і важливим інструментом у клінічних умовах через низьку вартість, простий доступ та доступність.

Крім того, це чутливий біомаркер, який сприяє ранньому виявленню, з дуже широким діапазоном для рутинної оцінки під час управління хворобою серпоподібних клітин.

Вітамін D, інгібітор росту мікобактерій туберкульозу

Туберкульоз - це насамперед захворювання легенів, пов’язане з туберкульозом Mycobacterium. Прогресування захворювання буде залежати від реакції імунної системи, на ефективність якої впливають зовнішні та внутрішні фактори, наприклад генетики.

Серед зовнішніх факторів - фізіологічний та харчовий стан пацієнта. Дослідження показують, що дефіцит вітаміну D може бути безпосередньо пов'язаний з порушенням регуляції імунної системи.

Таким чином будуть впливати імуномодулюючі дії зазначеної системи на М. tuberculosis. Підвищений шанс захворіти на туберкульоз може бути пов'язаний із низьким рівнем вітаміну D.

Клінічне значення вказує на те, що протитуберкульозна терапія, викликана вітаміном D3, може діяти як доповнення до лікування туберкульозу

Список літератури

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Рівень у сироватці ліпокаліну, пов'язаного з нейтрофільною желатиназою (NGAL), є передвісником гострої травми нирок у суб'єктів серпоподібної клітини. J Біомедичні. Відновлено з jbiomeds.com
2. Кемпбелл, А. К. (1988) Хемілюмінесценція. Принципи та застосування в біології та медицині. ETDE Web. Відновлено з osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Застосування біології розвитку в медицині та тваринництві. Відновлено з ncbi.nlm.nih.go
4. Нган Хуан, Сара Хайльсхорн (2019). Білково-інженерні гідрогелі для підвищення ефективності ін'єкційної терапії на основі стовбурових клітин в моделі мишей для периферичної артеріальної хвороби університету Стенфорда. Відновлено з chemh.stanford.edu.
5. Натан Коллінз (2018). Дослідники використовують цинк для націлювання на клітини, що виробляють інсулін, за допомогою регенеративного препарату. Стенфордський університет. Відновлено з chemh.stanford.edu.
6. Національний центр інформації про біотехнології (NCBI) (2003). Поза межами молекулярної межі: виклики хімії та хімічної інженерії. Взято з: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Вітамін D-імуномодулятор та інгібітор росту мікобактерій туберкульозу H37Rv. Журнал молекулярної біології та біотехнології. Відновлено з сайту imedpub.com.