- Eksempler på anvendelser af biologi i medicin
- Selektiv terapi mod astma
- Selektivitet og antiinflammatoriske lægemidler
- Alternative metoder til lægemiddeladministration
- Proteinhydrogeller for at forbedre effektiviteten af stamcelleinjektionsterapi
- Zink til angreb på insulinproducerende celler
- NGAL som en prediktor for akut nyreskade
- D-vitamin, Mycobacterium tuberculosis væksthæmmer
- Referencer
De anvendelser af biologi inden for medicin er alle de praktiske værktøjer, som biomedicin tilbud i laboratorie diagnostik, i medicinsk behandling og i alle andre områder i relation til sundhed.
Medicinsk biologi tilbyder en bred vifte af teknologiske og videnskabelige tilgange, der kan spænde fra in vitro-diagnostik til genterapi. Denne biologi disciplin anvender de forskellige principper, der styrer naturvidenskaberne i medicinsk praksis.
Mycobacterium tuberculosis. Kilde: NIAID på Flickr., via Wikimedia Commons
Til dette udfører specialisterne undersøgelser af de forskellige patofysiologiske processer under hensyntagen fra de molekylære interaktioner til den integrerede funktion af organismen.
Således tilbyder biomedicin nye alternativer i relation til oprettelse af medikamenter med lavere toksiske niveauer. På samme måde bidrager det til den tidlige diagnose af sygdomme og deres behandling.
Eksempler på anvendelser af biologi i medicin
Selektiv terapi mod astma
SRS-A (langsomt reagerende stof af anafylaksi) blev tidligere antaget at spille en vigtig rolle i astma, en tilstand, der rammer mennesker så meget.
Efterfølgende undersøgelser bestemte, at dette stof er en blanding mellem leukotrien C4 (LTC4), leukotrien E4 (LTE4) og leukotrien D4 (LTD4). Disse resultater åbnede dørene for nye selektive behandlinger mod astma.
Arbejdet havde til formål at identificere et molekyle, der specifikt blokerede virkningen af LTD4 i lungerne og således undgår indsnævring af luftvejene.
Som et resultat blev medikamenter indeholdende leukotrienmodificerende midler udviklet til anvendelse i astmabehandlinger.
Selektivitet og antiinflammatoriske lægemidler
Ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler (NSAID'er) er længe blevet brugt til behandling af arthritis. Hovedårsagen er dens høje effektivitet i at blokere virkningerne af arachidonsyre, der findes i enzymet cyclooxygenase (COX).
Når effekten af COX hæmmes, forhindrer den imidlertid også dens funktion som en gastrointestinal beskytter. Nylige undersøgelser indikerer, at cyclooxygenase består af en enzymfamilie, hvor 2 af dens medlemmer har meget ens egenskaber: CO-1 og COX-2.
COX-1 har en gastrobeskyttende virkning, ved at hæmme dette enzym går beskyttelsen af tarmkanalen tabt. Det grundlæggende krav til det nye lægemiddel vil være orienteret om selektiv inhibering af COX-2 for at opnå varigheden af begge funktioner: beskyttende og antiinflammatorisk.
Specialisterne formåede at isolere et molekyle, der selektivt angriber COX-2, så det nye lægemiddel giver begge fordele; en betændelsesdæmpende, der ikke forårsager mave-tarmskader.
Alternative metoder til lægemiddeladministration
Traditionelle metoder til indgivelse af piller, sirupper eller injektioner kræver, at kemikaliet trænger ind i blodomløbet og spredes i kroppen.
Problemet opstår, når der opstår bivirkninger i væv eller organer, som lægemidlet ikke var beregnet til, med den forværring, at disse symptomer kunne forekomme, før det ønskede terapeutiske niveau opnås.
I tilfælde af traditionel behandling af en hjernesvulst skal lægemidlet have en meget højere koncentration end normalt på grund af blod-hjerne-barrierer. Som en konsekvens af disse doser kunne bivirkningerne være meget giftige.
For at opnå bedre resultater har forskere udviklet et biomateriale, der består af en polymerenhed. Dette er biokompatibelt og opløses langsomt og frigiver stoffet. I tilfælde af hjernetumor fjernes tumoren, og der indsættes polymere diske, der består af et kemoterapeutisk lægemiddel.
Dosen vil således være nøjagtigt den krævede og frigives i det berørte organ, hvilket reducerer de mulige bivirkninger i andre kropssystemer betydeligt.
Proteinhydrogeller for at forbedre effektiviteten af stamcelleinjektionsterapi
Ved stamcellebaseret terapi er det vigtigt, at den leverede mængde til patienten er klinisk tilstrækkelig. Det er endvidere nødvendigt, at dens levedygtighed opretholdes in situ.
Den mindst invasive måde at levere stamceller på er direkte injektion. Denne indstilling tilbyder dog kun 5% celleviabilitet.
For at imødekomme kliniske behov har specialister udviklet et slankende og selvhelende system, der består af to proteiner, der selv samles til hydrogeler.
Når dette hydrogel-system administreres i forbindelse med de terapeutiske celler forventes det, at cellens levedygtighed forbedres på de steder, hvor der er vævsischemi.
Det bruges også i tilfælde af perifer arteriel sygdom, hvor det er en prioritet at opretholde levedygtigheden af cellerne, der tillader blodgennemstrømning i de nedre ekstremiteter
Zink til angreb på insulinproducerende celler
Insulininjektion fungerer ved at kontrollere symptomerne på diabetes. Forskerne foreslår, at de virker direkte på beta-cellerne i bugspytkirtlen, der genererer insulin. Nøglen kan være affiniteten af disse celler for zink.
Betaceller ophobes zink ca. 1.000 gange mere end resten af cellerne, der udgør det omgivende væv. Denne egenskab bruges til at identificere dem og selektivt anvende medikamenter, der fremmer deres regenerering.
For at gøre dette forbandt forskerne et zinkchelateringsmiddel til et lægemiddel, der regenererer beta-celler. Resultatet indikerer, at medikamentet også fikseret beta-celler, hvilket får dem til at formere sig.
I en test udført på rotter regenererede betaceller ca. 250% mere end andre celler.
NGAL som en prediktor for akut nyreskade
Lipocalin associeret med neutrofil gelatinase, kendt af forkortelsen NGAL, er et protein, der bruges som biomarkør. Dens rolle er at opdage akut nyreskade hos personer med seglceller. Hos disse typer patienter forudsagde serummåling muligvis begyndelsen af sygdommen.
Nyresygdomme, såsom øget kreatinin og urinstof, er en af komplikationerne ved seglcellesygdom. Forskning forbinder NGAL med nefropati hos patienter med type 2-diabetes.
Dette gør NGAL til et følsomt og vigtigt værktøj i kliniske omgivelser på grund af dets lave omkostninger, nem adgang og tilgængelighed.
Derudover er det en følsom biomarkør, der bidrager til tidlig påvisning, med en meget bred vifte til rutinemæssig evaluering, under håndteringen af seglcellesygdom
D-vitamin, Mycobacterium tuberculosis væksthæmmer
Tuberkulose er primært en lungesygdom forbundet med Mycobacterium tuberculosis. Forløbet af sygdommen afhænger af immunsystemets respons, hvis effektivitet påvirkes af eksterne og interne faktorer, såsom genetik.
Blandt de eksterne faktorer er patientens fysiologiske og ernæringsmæssige status. Undersøgelser viser, at D-vitaminmangel kan være direkte relateret til nedsat regulering af immunsystemet.
På denne måde vil immunmodulerende virkninger af nævnte system mod M. tuberculosis blive påvirket. Den øgede chance for at få tuberkulose kan relateres til et lavt niveau af D-vitamin.
Klinisk relevans indikerer, at vitamin D3-induceret antituberkuløs terapi kan fungere som et supplement til tuberkulosebehandling
Referencer
- Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Serumniveauer af Neutrophil Gelatinase-associeret lipocalin (NGAL) som prediktor for akut nyreskade i sigdecelleemner. J Biomedical. Gendannes fra jbiomeds.com
- Campbell, A K. (1988) Chemiluminescence. Principper og anvendelser inden for biologi og medicin. ETDE Web. Gendannes fra osti.gov.
- Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Anvendelser af udviklingsbiologi til medicin og dyrehold. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.go
- Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Protein-konstrueret hydrogeler til forbedret effektivitet af stamcellebaseret injektionsterapi i en Murine-model til perifer arteriel sygdom Stanford universitet. Gendannes fra chemh.stanford.edu.
- Nathan Collins (2018). Forskere bruger zink til at målrette insulinproducerende celler med regenerativ medicin. Stanford universitet. Gendannes fra chemh.stanford.edu.
- National Center for Biotechnology Information (NCBI) (2003). Beyond the Molecular Frontier: Challenges for Chemistry and Chemical Engineering. Taget fra: ncbi.nlm.nih.gov
- Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitamin D-En immunmodulator og vækstinhibitor af Mycobacterium Tuberculosis H37Rv. Journal of Molecular Biology and Biothecnology. Gendannes fra imedpub.com.