7 APLICAȚII ALE BIOLOGIEI ÎN MEDICINĂ - BIOLOGIE - 2025

În aplicațiile de biologie în medicină sunt toate acele instrumente practice pe care le oferă biomedicina diagnostic de laborator, în îngrijirea medicală și în orice alt domeniu legat de sănătate.

Biologia medicală oferă o gamă largă de abordări tehnologice și științifice, care ar putea varia de la diagnostice in vitro la terapie genică. Această disciplină a biologiei aplică varietatea de principii care guvernează științele naturii în practica medicală.

Mycobacterium tuberculosis. Sursa: NIAID pe Flickr. , prin Wikimedia Commons

Pentru aceasta, specialiștii efectuează investigații ale diferitelor procese fiziopatologice, ținând cont de interacțiunile moleculare până la funcționarea integrală a organismului.

Astfel, biomedicina oferă alternative noi în legătură cu crearea de medicamente, cu niveluri toxice mai mici. În același mod, contribuie la diagnosticul precoce al bolilor și la tratamentul acestora.

Exemple de aplicații ale biologiei în medicină

Terapie selectivă pentru astm

S-a crezut anterior că SRS-A (substanță cu reacție lentă a anafilaxiei) joacă un rol important în astm, o afecțiune care afectează atât de mult oamenii.

Investigațiile ulterioare au stabilit că această substanță este un amestec între leucotriene C4 (LTC4), leucotriene E4 (LTE4) și leukotriene D4 (LTD4). Aceste rezultate au deschis ușile către noi tratamente selective pentru astm.

Lucrarea a avut ca scop identificarea unei molecule care bloca în mod specific acțiunea LTD4 în plămâni, evitând astfel îngustarea căilor respiratorii.

Ca urmare, medicamentele care conțin modificatori de leucotriene au fost dezvoltate pentru utilizare în terapii de astm.

Selectivitate și antiinflamatoare

Medicamentele antiinflamatoare nesteroidiene (AINS) sunt folosite de mult timp în tratamentul artritei. Motivul principal este eficiența ridicată a acestuia în blocarea efectelor acidului arahidonic, localizat în enzima ciclooxigenază (COX).

Cu toate acestea, atunci când efectul COX este inhibat, acesta previne, de asemenea, funcția sa de protector gastro-intestinal. Studii recente indică faptul că ciclooxigenaza este formată dintr-o familie de enzime, unde 2 dintre membrii săi au caracteristici foarte similare: CO-1 și COX-2.

COX-1 are un efect gastroprotector, prin inhibarea acestei enzime, protecția tractului intestinal se pierde. Cerința fundamentală a noului medicament ar fi orientată spre inhibarea selectivă a COX-2, pentru a obține permanența ambelor funcții: protectoare și antiinflamatoare.

Specialiștii au reușit să izoleze o moleculă care atacă selectiv COX-2, astfel încât noul medicament oferă ambele beneficii; un antiinflamator care nu provoacă leziuni gastro-intestinale.

Metode alternative de administrare a medicamentelor

Metodele tradiționale de administrare a pastilelor, siropurilor sau injecțiilor necesită ca substanța chimică să intre în fluxul sanguin, să fie dispersată în întregul corp.

Problema apare atunci când apar reacții adverse la țesuturi sau organe pentru care medicamentul nu a fost destinat, cu agravarea faptului că aceste simptome ar putea apărea înainte de atingerea nivelului terapeutic dorit.

În cazul tratamentului tradițional al unei tumori cerebrale, medicamentul trebuie să aibă o concentrație mult mai mare decât de obicei, din cauza barierelor sânge-creier. Ca urmare a acestor doze, efectele secundare ar putea fi foarte toxice.

Pentru a obține rezultate mai bune, oamenii de știință au dezvoltat un biomaterial care constă dintr-un dispozitiv polimeric. Acesta este biocompatibil și dizolvă eliberarea lentă a medicamentului. În cazul tumorii cerebrale, tumora este îndepărtată și se introduc discuri polimerice care sunt formate dintr-un medicament chimioterapeutic.

Astfel, doza va fi tocmai cea necesară și va fi eliberată în organul afectat, reducând considerabil posibilele reacții adverse în alte sisteme ale corpului.

Hidrogeluri proteice pentru a spori eficacitatea terapiei cu injecție cu celule stem

În terapia pe bază de celule stem, este important ca cantitatea livrată pacientului să fie adecvată din punct de vedere clinic. În plus, este necesar ca viabilitatea acesteia să fie menținută in situ.

Cel mai puțin invaziv mod de a elibera celulele stem este injecția directă. Cu toate acestea, această opțiune oferă doar 5% viabilitate celulară.

Pentru a răspunde nevoilor clinice, specialiștii au dezvoltat un sistem de slăbire și auto-vindecare care cuprinde două proteine ​​care se autoasamblează în hidrogeluri.

Atunci când acest sistem hidrogel este administrat, împreună cu celulele terapeutice, este de așteptat să îmbunătățească viabilitatea celulelor în acele locuri unde există ischemie tisulară.

De asemenea, este utilizat în cazul bolilor arteriale periferice, unde este prioritară menținerea viabilității celulelor care permit curgerea sângelui în extremitățile inferioare

Zincul pentru a ataca celulele producătoare de insulină

Injecția cu insulină funcționează prin controlul simptomelor diabetului. Cercetatorii propun sa actioneze direct asupra celulelor beta ale pancreasului care genereaza insulina. Cheia ar putea fi afinitatea acestor celule pentru zinc.

Celulele beta acumulează zinc de aproximativ 1.000 de ori mai mult decât restul celulelor care alcătuiesc țesuturile din jur. Această caracteristică este utilizată pentru identificarea lor și aplicarea selectivă a medicamentelor care promovează regenerarea lor.

Pentru a face acest lucru, cercetătorii au legat un agent de chelare a zincului cu un medicament care regenerează celulele beta. Rezultatul indică faptul că medicamentul a fost fixat și pe celulele beta, determinându-le să se înmulțească.

Într-un test realizat pe șobolani, celulele beta s-au regenerat cu aproximativ 250% mai mult decât alte celule.

NGAL ca predictor al leziunilor renale acute

Lipocalina asociată cu gelatinaza neutrofilă, cunoscută de acronimul NGAL, este o proteină utilizată ca biomarker. Rolul său este de a detecta leziuni renale acute la persoanele cu celule secera. La aceste tipuri de pacienți, măsurarea serului a prezis posibil debutul bolii.

Tulburările de rinichi, cum ar fi creșterea creatininei și a ureei, sunt una dintre complicațiile bolii celulelor secera. Cercetarea asociază NGAL cu nefropatie la pacienții cu diabet zaharat tip 2.

Acest lucru face din NGAL un instrument sensibil și important în cadrul clinic, datorită costurilor reduse, accesului ușor și disponibilității.

Mai mult, este un biomarker sensibil care contribuie la detectarea timpurie, cu o gamă foarte largă de evaluare de rutină, în timpul gestionării bolii celulelor secera.

Inhibitor de creștere a tuberculozei Vitamina D, Mycobacterium

Tuberculoza este în primul rând o boală pulmonară asociată cu Mycobacterium tuberculosis. Evoluția bolii va depinde de răspunsul sistemului imunitar, a cărui eficiență este afectată de factori externi și interni, precum genetica.

Printre factorii externi se numără starea fiziologică și nutrițională a pacientului. Studiile indică faptul că deficiența de vitamina D poate fi direct legată de reglarea afectată a sistemului imunitar.

În acest fel, acțiunile imunomodulatoare ale sistemului menționat asupra M. tuberculozei ar fi afectate. Șansa crescută de a contracta tuberculoza ar putea fi legată de un nivel scăzut de vitamina D.

Relevanța clinică indică faptul că terapia antituberculoasă indusă de vitamina D3 ar putea acționa ca adjuvant la tratamentul cu tuberculoză

Referințe

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Nivelurile serice ale lipocalinei asociate cu gelatinaza neutrofilă (NGAL) ca predictor al leziunilor renale acute la subiecții celulelor grase. J Biomedicale. Recuperat de jbiomeds.com
2. Campbell, A K. (1988) Chemiluminescence. Principii și aplicații în biologie și medicină. ETDE Web. Recuperat din osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Aplicații ale biologiei dezvoltării în medicină și agricultură animală. Recuperat din ncbi.nlm.nih.go
4. Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Hidrogeluri proiectate de proteine ​​pentru eficiența îmbunătățită a terapiei de injecție pe bază de celule stem într-un model murinic pentru boala arterială periferică Universitatea Stanford. Recuperat din chemh.stanford.edu.
5. Nathan Collins (2018). Cercetătorii folosesc zinc pentru a ținta celulele producătoare de insulină cu medicament regenerativ. Universitatea Stanford. Recuperat din chemh.stanford.edu.
6. Centrul Național pentru Informații Biotehnologice (NCBI) (2003). Dincolo de granița moleculară: provocări pentru chimie și inginerie chimică. Luat de la: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitamina D-un modulator imunitar și inhibitor de creștere al Mycobacterium Tuberculosis H37Rv. Revista de biologie moleculară și biotecnologie. Recuperat de pe imedpub.com.