7 Εφαρμογές της βιολογίας στην ιατρική

Το εφαρμογές της βιολογίας στην ιατρική είναι όλα αυτά τα πρακτικά εργαλεία που προσφέρει η βιοϊατρική στην εργαστηριακή διάγνωση, στην ιατρική περίθαλψη και σε κάθε άλλη περιοχή που σχετίζεται με την υγεία.

Η ιατρική βιολογία προσφέρει ένα ευρύ φάσμα τεχνολογικών και επιστημονικών προσεγγίσεων, οι οποίες θα μπορούσαν να κυμαίνονται από in vitro διαγνωστικά μέχρι γονιδιακή θεραπεία. Αυτή η πειθαρχία της βιολογίας εφαρμόζει την ποικιλία των αρχών που διέπουν τις φυσικές επιστήμες στην ιατρική πρακτική.

Για το σκοπό αυτό, οι ειδικοί διεξάγουν έρευνες για τις διάφορες φυσιοπαθολογικές διεργασίες, λαμβάνοντας υπόψη τις μοριακές αλληλεπιδράσεις στην ολοκληρωμένη λειτουργία του οργανισμού.

Έτσι, η βιοϊατρική προσφέρει νέες εναλλακτικές λύσεις σε σχέση με τη δημιουργία φαρμάκων, με χαμηλότερα τοξικά επίπεδα. Συμβάλλει επίσης στην έγκαιρη διάγνωση ασθενειών και στη θεραπεία τους.

Παραδείγματα εφαρμογής της βιολογίας στην ιατρική

Επιλεκτική θεραπεία για το άσθμα

Προηγουμένως θεωρήθηκε ότι το SRS-A (μια αργά-αντιδρώσα ουσία της αναφυλαξίας) διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στο άσθμα, μια κατάσταση που πλήττει τους ανθρώπους.

Σε επακόλουθες έρευνες διαπιστώθηκε ότι η ουσία αυτή είναι ένα μείγμα μεταξύ λευκοτριενίου C4 (LTC4), λευκοτριενίου Ε4 (LTE4) και λευκοτριενίου D4 (LTD4). Αυτά τα αποτελέσματα άνοιξαν τις πόρτες σε νέες εκλεκτικές θεραπείες για το άσθμα.

Τα έργα αποσκοπούσαν στην ταυτοποίηση ενός μορίου που αποκλεισμό της δράσης του LTD4 στους πνεύμονες, εμποδίζοντας έτσι τη στένωση του αναπνευστικού συστήματος.

Ως αποτέλεσμα, επεξεργάστηκαν φάρμακα που περιέχουν τροποποιητές λευκοτριενίου, έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε θεραπείες άσθματος.

Επιλεκτικότητα και αντιφλεγμονώδη φάρμακα

Τα μη στεροειδή αντιφλεγμονώδη φάρμακα (NSAID) έχουν χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στη θεραπεία της αρθρίτιδας. Ο κύριος λόγος είναι η υψηλή αποτελεσματικότητά του που παρεμποδίζει τις επιδράσεις του αραχιδονικού οξέος, που βρίσκεται στο ένζυμο κυκλοοξυγενάση (COX).

Ωστόσο, όταν αναστέλλεται η επίδραση του COX, εμποδίζει επίσης τη λειτουργία του ως προστατευτικό του γαστρεντερικού σωλήνα. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι η κυκλοοξυγενάση σχηματίζεται από μια οικογένεια ενζύμων, όπου 2 από τα μέλη της έχουν πολύ παρόμοια χαρακτηριστικά: CO-1 και COX-2.

Το COX-1 έχει γαστρο-προστατευτική επίδραση, αναστέλλοντας αυτό το ένζυμο η προστασία του εντερικού σωλήνα χάνεται. Η θεμελιώδης απαίτηση του νέου φαρμάκου θα ήταν να αναστέλλει επιλεκτικά το COX-2, ώστε να επιτυγχάνεται η μονιμότητα και των δύο λειτουργιών: προστατευτική και αντιφλεγμονώδης.

Οι ειδικοί κατάφεραν να απομονώσουν ένα μόριο που επιτίθεται επιλεκτικά στο COX-2, έτσι ώστε το νέο φάρμακο να προσφέρει και τα δύο οφέλη. ένα αντιφλεγμονώδες που δεν προκαλεί αλλοιώσεις στο γαστρεντερικό επίπεδο.

Εναλλακτικές μέθοδοι στη χορήγηση φαρμάκων

Οι παραδοσιακές μέθοδοι χορήγησης χάπια, σιρόπια ή ενέσεις απαιτούν η χημική ουσία να εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος, να διασκορπιστεί σε όλο το σώμα.

Το πρόβλημα προκύπτει όταν παρενέργειες εμφανίζονται σε ιστούς ή όργανα στα οποία δεν προορίζεται το φάρμακο, με την επιβαρυντική περίσταση ότι αυτά τα συμπτώματα θα μπορούσαν να εμφανιστούν πριν επιτευχθεί το επιθυμητό θεραπευτικό επίπεδο..

Στην περίπτωση της παραδοσιακής θεραπείας ενός όγκου στον εγκέφαλο, το φάρμακο πρέπει να έχει συγκέντρωση πολύ υψηλότερη από το συνηθισμένο, λόγω αιματοεγκεφαλικών φραγμών. Ως συνέπεια αυτών των δόσεων, οι παρενέργειες θα μπορούσαν να είναι πολύ τοξικές.

Για να επιτευχθούν καλύτερα αποτελέσματα, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα βιολογικό υλικό που αποτελείται από μια πολυμερική συσκευή. Αυτό είναι βιοσυμβατό και διαλύεται αργά απελευθερώνοντας το φάρμακο. Στην περίπτωση του όγκου στον εγκέφαλο, ο όγκος απομακρύνεται και εισάγονται δίσκοι πολυμερούς, οι οποίοι σχηματίζονται από ένα χημειοθεραπευτικό φάρμακο..

Έτσι, η δοσολογία θα είναι ακριβώς αυτή που απαιτείται και θα απελευθερωθεί στο προσβεβλημένο όργανο, μειώνοντας σημαντικά τις πιθανές παρενέργειες σε άλλα συστήματα του οργανισμού.

Πρωτεϊνικές υδρογέλες για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας ένεσης βλαστικών κυττάρων

Στη θεραπεία με βάση τα βλαστικά κύτταρα, είναι σημαντικό η ποσότητα που δίνεται στον ασθενή να είναι κλινικά επαρκής. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η βιωσιμότητά τους επί τόπου.

Ο λιγότερο επεμβατικός τρόπος παροχής βλαστικών κυττάρων είναι η άμεση έγχυση. Ωστόσο, αυτή η επιλογή προσφέρει μόνο 5% κυτταρική βιωσιμότητα.

Για να ανταποκριθούν στις κλινικές ανάγκες, οι ειδικοί έχουν αναπτύξει ένα σύστημα αραίωσης και αυτοθεραπείας που περιλαμβάνει δύο πρωτεΐνες που αυτο-συναρμολογούνται σε υδρογέλες.

Όταν αυτό το σύστημα υδροπηκτών χορηγείται, μαζί με τα θεραπευτικά κύτταρα, αναμένεται να βελτιώσει τη βιωσιμότητα των κυττάρων σε εκείνες τις θέσεις όπου υπάρχει ισχαιμία ιστού.

Χρησιμοποιείται επίσης στην περίπτωση περιφερικής αρτηριακής νόσου, όπου είναι προτεραιότητα η διατήρηση της βιωσιμότητας των κυττάρων που επιτρέπουν τη ροή αίματος στα κάτω άκρα

Ο ψευδάργυρος επιτίθεται στα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη

Η ένεση ινσουλίνης λειτουργεί ελέγχοντας τα συμπτώματα του διαβήτη. Οι ερευνητές προτείνουν να δράσουν άμεσα στα βήτα κύτταρα του παγκρέατος που παράγουν ινσουλίνη. Το κλειδί θα μπορούσε να είναι η συγγένεια αυτών των κυττάρων για τον ψευδάργυρο.

Τα βήτα κύτταρα συσσωρεύουν ψευδάργυρο περίπου 1.000 φορές περισσότερο από τα υπόλοιπα κύτταρα που σχηματίζουν τους περιβάλλοντες ιστούς. Αυτό το χαρακτηριστικό εκμεταλλεύεται για να είναι σε θέση να τα αναγνωρίσει και να εφαρμόσει επιλεκτικά φάρμακα που προωθούν την αναγέννησή τους.

Για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές συνέδεσαν έναν χηλικό παράγοντα ψευδαργύρου σε ένα φάρμακο που αναγεννά τα βήτα κύτταρα. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι το φάρμακο σταθεροποιήθηκε επίσης στα βήτα κύτταρα, προκαλώντας τον πολλαπλασιασμό του.

Σε μια δοκιμασία που πραγματοποιήθηκε σε αρουραίους, τα κύτταρα βήτα αναγεννώθηκαν κατά περίπου 250% περισσότερο από άλλα κύτταρα.

NGAL ως παράγοντας πρόβλεψης οξείας βλάβης στα νεφρά

Το λιποκάλινο που σχετίζεται με την ουδετερόφιλη ζελατινάση, γνωστό από το ακρωνύμιο NGAL, είναι μια πρωτεΐνη που χρησιμοποιείται ως βιοδείκτης. Η λειτουργία του είναι να ανιχνεύει οξεία νεφρική βλάβη σε άτομα με δρεπανοκυτταρικά κύτταρα. Σε αυτούς τους τύπους ασθενών, η μέτρηση του ορού πιθανώς προέβλεπε την εμφάνιση της νόσου.

Διαταραχές του νεφρού, όπως η αυξημένη κρεατινίνη και η ουρία, είναι μία από τις επιπλοκές της δρεπανοκυτταρικής νόσου. Οι ερευνητές συνεργάζονται με NGF με νεφροπάθεια σε εκείνους τους ασθενείς που έχουν διαβήτη τύπου 2.

Αυτό καθιστά το NGAL ευαίσθητο και σημαντικό εργαλείο στον κλινικό τομέα, λόγω του χαμηλού κόστους, της εύκολης πρόσβασης και της διαθεσιμότητάς του.

Επιπλέον, είναι ένας ευαίσθητος βιοδείκτης που συμβάλλει στην έγκαιρη ανίχνευση, με πολύ ευρύ φάσμα για αξιολόγηση ρουτίνας, κατά τη διάρκεια της δρεπανοκυτταρικής νόσου.

Βιταμίνη D, αναστολέας της ανάπτυξης Mycobacterium φυματίωση

Η φυματίωση είναι κυρίως ασθένεια των πνευμόνων που σχετίζεται με Mycobacterium tuberculosis. Η πρόοδος της νόσου θα εξαρτηθεί από την ανταπόκριση του ανοσοποιητικού συστήματος, η αποτελεσματικότητα του οποίου επηρεάζεται από εξωτερικούς και εσωτερικούς παράγοντες, όπως η γενετική.

Εντός των εξωτερικών παραγόντων είναι η φυσιολογική και διατροφική κατάσταση του ασθενούς. Μελέτες δείχνουν ότι η ανεπάρκεια βιταμίνης D μπορεί να σχετίζεται άμεσα με την επιδείνωση της ρύθμισης του ανοσοποιητικού συστήματος.

Με αυτόν τον τρόπο, οι ανοσορρυθμιστικές δράσεις του εν λόγω συστήματος θα επηρεαστούν Μ. Tuberculosis. Η αυξημένη πιθανότητα εμφάνισης φυματίωσης μπορεί να σχετίζεται με ένα χαμηλό επίπεδο βιταμίνης D.

Κλινική συνάφεια δείχνει ότι η θεραπεία κατά της φυματίωσης που προκαλείται από βιταμίνη D3 μπορεί να λειτουργήσει ως συμπλήρωμα στη θεραπεία της φυματίωσης

Αναφορές

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun ΟΑ, Anombem ΟΜ (2018). Επίπεδα ορού του σχετιζόμενου με τη γλουταλινάση ουδετερόφιλων λιπακαλίνης (NGAL) ως προγνώστης της οξείας τραυματισμού των νεφρών στα υποκείμενα των όρχεων. J Biomedical. Ανάκτηση από το jbiomeds.com
2. Campbell, Α. (1988) Chemiluminescence. Αρχές και εφαρμογές στη βιολογία και την ιατρική. ETDE Web. Ανάκτηση από το osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Εφαρμογές της αναπτυξιακής βιολογίας στην ιατρική και τη ζωική γεωργία. Ανάκτηση από ncbi.nlm.nih.go
4. Νγκαν Χουάνγκ, Σάρα Χίλσχορν (2019). Υδρογέλες με πρωτεΐνη που κατασκευάστηκαν για βελτίωση της αποτελεσματικότητας της έγχυσης με βλαστοκύτταρα σε μοντέλο ποντικού για περιφερική αρτηριακή νόσο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. Ανακτήθηκε από chemh.stanford.edu.
5. Nathan Collins (2018) Οι ερευνητές χρησιμοποιούν ψευδάργυρο για να στοχεύουν κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη με αναγεννητικό φάρμακο. Πανεπιστήμιο του Stanford. Ανακτήθηκε από chemh.stanford.edu.
6. Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών (NCBI) (2003). Πέρα από το Molecular Frontier: Προκλήσεις για τη Χημεία και την Χημική Μηχανική. Λαμβάνεται από: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni Ρ, Shivangi, Meena LS (2018) Βιταμίνη D - ένας ανοσοποιητικός διαμορφωτής και ένας αναστολέας ανάπτυξης μυκητοβακτηριδιακής φυματίωσης H37Rv. Εφημερίδα της Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας. Ανάκτηση από το imedpub.com.