Tendințe globale biotehnologice

Dezvoltarea rapidă a biotehnologiei moderne vine în mai multe domenii-cheie, fiecare dintre care a obținut deja rezultate promițătoare.

Medicina regenerativă: din piele artificială pentru a patch-uri pentru inima

Un exemplu frapant al biotehnologiei este de a gasi biomarkeri pentru diagnosticarea precoce a tumorilor maligne

Dezvoltarea tehnologiilor de medicina regenerativa este una dintre cele mai urgente probleme ale științei moderne. transplant de organe operațiune de donare implică un risc de respingere, precum și numărul de pacienți care au nevoie de un astfel de tratament, este întotdeauna depășește în mod considerabil capacitatea de clinici. Primul este de remarcat crearea diferiților substituenți ai pielii, care sunt utilizate în clinică pentru tratarea arsurilor sau leziuni cronice ale pielii. Progresele în acest domeniu vă permit să utilizați grefe de piele care conțin celule modificate genetic. Acest lucru face posibilă eliminarea defectelor genetice, pentru a îmbunătăți grefarea lor și chiar înființat un sistem pentru sinteza de hormoni necesare pentru organism.

navele artificiale create din propriile celule ale epiteliului vascular și, ulterior, în colaps în corpul de substraturi sintetice, au început deja să fie utilizate în practica clinică. Avantajul lor principal este că, după degradarea substrat artificial, organismul inlocuieste propriile celule sanatoase. Abordări similare sunt, de asemenea, utilizate în bioinginerie țesutului miocardic.

Medicamente din surse naturale

Capacitatea organismelor vii de a sintetiza stereoizomeri biologic activi adesea le face indispensabile și singura sursă de molecule organice. Experții estimează că în Statele Unite, aproximativ 50 la suta din medicamentele utilizate pentru chimioterapie sunt derivați de componente de extracte din plante. In majoritatea cazurilor, substanțe biologic active sintetizate de plante sunt metaboliți secundari - compuși cu greutate moleculară scăzută care asigură protecția plantelor împotriva dăunătorilor și agenților patogeni. Deși are mai mult de 50 caracterizat tysyach metaboliți secundari, aceasta reprezintă doar aproximativ zece procente din capacitatea biosintetice a plantelor. Pe lângă planta substanțe biologic active sintetizate și acumulate în bacterii, fungi, organisme marine, insecte și chiar amfibieni. Programele de cercetare moderne de descoperire de droguri includ simultana set de testare automată a extractelor pentru prezența unei varietăți largi de activități biologice. Astfel, sa constatat compus antitumoral: taxol din scoarța copacului tisa.

Video: La Astana au prezentat cele mai bune standarde mondiale de tehnologie agricolă și biotehnologie

De multe ori, nivelul unei substanțe valoroase din planta este extrem de scăzută, și sinteza chimică - extrem de complicate. De exemplu, pentru a satisface nevoile anuale ale pieței în taxol ar trebui să extragă coaja de mai multe sute de mii de copaci! In acest caz, cercetatorii initial constata moleculele enzimei biosintetice cale in celula, apoi izolat (clonată) genelor care codifică enzimele respective și optimizarea acestora. In final, gena obținută este introdusă într-un sistem biologic adecvat pentru producerea unei substanțe valoroase. Un exemplu frapant al acestei evoluții a fost achiziționarea de artemisinin antimalarie în terpenici drojdie.

Anticorpii elibera medicamentul direct in tumora

Livrarea de medicamente direct in tumora permite pentru a spori efectul medicamentului și pentru a minimiza efectele secundare nedorite asupra altor țesuturi și organe

Livrarea de medicamente direct in tumora permite pentru a spori efectul medicamentului și pentru a minimiza efectele secundare nedorite asupra altor țesuturi și organe. De obicei, utilizate în acest scop, anticorpii monoclonali sau fragmente ale acestora, specifice pentru diferite tipuri de tumori. In acest moment pe piață există mai multe tipuri de anticorpi, fuzionate (conjugat) cu diferite medicamente: compuși citotoxici, toxine (origine în special fungi) sau radioizotopi. Avantajul acesta este livrat radionuclizi care pot distruge chiar și celulele tumorale care conțin pe suprafața sa un pic de antigene ancore. Pe de altă parte, acest tip de conjugate au un risc mai mare de deteriorare a țesutului sănătos. Terapia fotodinamică - o metodă de tratament a tumorilor, permitand distruge țesutul bolnav, fără a deteriora sănătos. Sub influența luminii substanței medicamentoase unreactive anterior este activat și distruge țesutul din jur.

Printre evoluțiile recente din acest domeniu ar trebui remarcat sistem fototoxice pentru eliberarea unei proteine ​​pentru o tumoare folosind fragmente de anticorpi. Ca un agent fotosensibil, cercetatorii au folosit roșu fluorescent proteine ​​«KillerRed» - «Red Killer„. parte Transportul structurii responsabile pentru livrarea „criminal Red“ la tinta - malignitate celula este un fragment de proteină al unui anticorp 4D5, este utilizat pe scară largă într-un număr de imunoterapie clinice a tumorilor.

Tratamentul bolilor genetice

Pana in prezent, terapia genetică este un domeniu în curs de dezvoltare rapidă a biotehnologiei și este privit ca o abordare potential universal la tratamentul unei game largi de conditii: mostenite, cancer si chiar infectioase.

sisteme vectoriale, bazate pe elemente de genom viral concepute pentru tratamentul cancerului, care permite gena killer administrat direct in tumora, care au ca rezultat, în sine începe să producă proteine ​​citotoxice

Diferite suporturi sunt utilizate pentru livrarea de material genetic în celule umane și integrarea acesteia în genomul, de exemplu, nanoparticule lipozomice artificiale sau emulsie cationică. Pentru tratamentul cancerului dezvoltat sistem vector bazat pe elemente virus genomului care permit introducerea de gene killer direct in tumora, care au ca rezultat, în sine începe să producă proteine ​​citotoxice.

In numarul din noiembrie al «Stiinta» revista, a fost raportată utilizarea cu succes a terapiei genice pentru tratamentul adrenoleukodystrophy (boli neurodegenerative fatale). gena Defect in celule stem maduvei osoase de pacienti a fost înlocuit cu o copie normală, după care celulele au fost returnate organismului. În acest scop, am dezvoltat un nou vector pentru transferul de material genetic în celule umane și încorporarea acesteia. Oamenii de știință au „dezarmat“ de virusul imunodeficienței umane, eliminând toate genele, lăsând doar o carapace, capabil să pătrundă în celulă. In acesta a fost plasat ADN care conține secvența de genă corectă și de a ajuta integrarea acesteia în cromozom. Oamenii de știință cred că au creat particule de vector bazat HIV poate servi ca purtător universal pentru diferite gene.

Decodarea genomului intr-o zi

programe de cercetare genomului moderne au stimulat dezvoltarea unor metode rapide, corecte și eficiente pentru analiza acizilor nucleici - secvențiere

programe de cercetare genomului moderne au stimulat dezvoltarea unor metode rapide, corecte și eficiente pentru analiza acizilor nucleici - secvențiere. Scopul unei astfel de analize este de a obține informații cu privire la localizarea unei secvențe din fiecare dintre cele patru tipuri de nucleobaze într-o moleculă de ADN lung. Această secvență este, la rândul său, determină secvența de aminoacizi din molecula de proteină codificată de ADN-ul în această porțiune, și prin urmare proprietățile enzimei.

Tehnica de secvențiere presupus inițial modificarea chimică complexă a ADN-ului, folosind etichete radioactive. Metodele moderne de secvențiere folosind reacția în lanț a polimerazei și etichete radioactive sunt înlocuite cu fluorescentă. sequencers automatizate sunt capabili de a analiza simultan sute de mostre de ADN și pentru a efectua 24 de teste pe zi. geluri Electroforeza nu trece, în capilare ultrathin, care poate crește în mod semnificativ viteza și sensibilitatea testului.

O alternativă la această metodă este o metodă dezvoltată recent de „secventierea prin sinteza“ sau pyrosequencing. La momentul aderării una dintre cele patru nucleotide posibile la lanțul de creștere a ADN-ului (complementar lanțului principal) Luciferaza enzimă specială transmite semnal luminos. Dacă știți exact care sunt prezente în soluție în momentul semnalului nucleotide, este posibil să se determine secvența de aderare a acestora. Ca rezultat, cercetatorii pot detecta conexiune de 25 de milioane de baze, cu o precizie de 99 la suta timp de patru ore.

Progresele în înțelegerea care gene și proteinele codificate sunt responsabile pentru boala va permite de a selecta gama de medicamente este mult mai eficient pentru a face față cu boala specifică, mai degrabă decât medicamentele individuale

Video: [Otus] Victoria Coren - Scoala de Vara Otus - 2016

Tratamentul bolii severe - un atac asupra țintelor multiple

Strategia tratamentului modern al bolilor mai grave include influența simultană asupra mai multor obiective - etape moleculare de dezvoltare a procesului patologic. Progresele în înțelegerea care gene și proteinele codificate sunt responsabile pentru boala va permite de a selecta gama de medicamente este mult mai eficient pentru a face față cu boala specifică, mai degrabă decât produse individuale.

Exemplul cel mai frapant al tratamentului unei boli specifice într-un mod similar - terapia pentru infecția cu HIV. In prezent, tratamentul infecției cu HIV, se recomandă utilizarea unei combinații de inhibitori de HIV, constând din cel puțin trei medicamente care acționează asupra diferitelor enzime ale virusului, blocarea, respectiv, în diferite stadii ale infecției virale. O astfel de abordare face posibilă extinderea în mod semnificativ viata pacientilor infectati cu HIV - SIDA in Statele Unite, sa mutat din categoria incurabile în numărul de boli cronice. În prezent, printre oamenii de știință nu se îndoiesc de faptul că tratarea cu succes a cancerului, de asemenea, se va baza pe primirea simultană a medicamentelor care acționează asupra diferitelor elemente ale celulelor canceroase. Terapia Multitargetnaya este fezabilă și promițătoare nu numai din cauza eficienței sale în suprimarea tumorii, dar, de asemenea, posibilitatea de a depasi rezistenta de celule de cancer la diferite medicamente, care este una dintre cele mai importante sarcini ale terapiei împotriva cancerului.

Datorită caracteristicilor sale de celule stem pentru mai multe decenii este una dintre cele mai avansate facilități medicale de tehnologie

celule stem - medic în pacient

Celulele stem - un celule precursoare obișnuite care dau naștere tuturor organelor și țesuturilor ale corpului. Sarcina lor - restaurarea zonelor deteriorate sau moarte.

Video: Noua realitate, și nu o criză! tendințele globale

Datorită caracteristicilor sale de celule stem pentru mai multe decenii este una dintre cele mai avansate facilități de tehnologie medicală. Ei trata o gama larga de boli - psoriazis si boli cardiace coronariene la boli genetice si transplanturi de organe (vezi exemple în alte secțiuni ale acestui articol). Descoperirile recente in terapia cu celule includ dezvoltarea de metode de stimulare cu celule stem pentru a diferentia intr-un anumit tip de țesut direct în corpul pacientului. Cercetătorii au învățat cum de a stimula măduva osoasă (care produce celule normale de sânge progenitoare) pentru a elibera alte două tipuri de celule stem (capabile de a reduce, inclusiv cartilaj, oase, și vasele de sânge). Oamenii de știință prezic cea mai mare perspectiva metodei sale: pacientul are un atac de cord sau fracturi admise la spital, acesta primeste un medicament care stimulează celulele sale stem, după care acestea sunt ele însele implicate în „repararea“ organe deteriorate.

Genele de sinteză pentru industria farmaceutica

Creșterea rapidă pe piață a proteinelor farmaceutice, precum și dezvoltarea diferitelor sisteme pentru expresia genelor heterologe a determinat o cerere de metode ieftine și precise pentru sinteza acizilor nucleici. Efectuat în ultimul deceniu, dezvoltarea contribuit la creșterea eficienței protocolului de sinteză 5-7000 timp și pentru a reduce costurile cu mai mult de 50 de ori (crescând astfel precizia procesului). Pana in prezent multe companii de biotehnologie furniza servicii secvente automate de gene care codifică proteine ​​de sinteză farmaceutice, adaptate pentru sistemele de expresie biotehnologice. Costul mediu de sinteză este de aproximativ 0,4 dolari pe pereche.

Pharmacogenetics este unul dintre predecesorii (individuale) medicină personală, în care paradigma „un medicament pentru toți“ se înlocuiește cu „medicamentul potrivit pentru fiecare pacient“

Adecvata medicatie - pentru fiecare pacient

În descrierea oricăror agenți farmacologici prezintă informație modernă despre efectele secundare și posibilele reacții alergice. Aceasta inseamna ca particular metabolice genetice de la unele numărul de pacienți nu le permite să metaboliza corect substanțe care alcătuiesc droguri. De exemplu, aproximativ cincizeci la suta din persoanele cu astm nu primesc scutire de la utilizarea de medicamente astm sau clasa respectivă. Pharmacogenetics este unul dintre predecesorii (individuale) medicină personală, în care paradigma „un medicament pentru toți“ se înlocuiește cu „medicamentul potrivit pentru fiecare pacient.“ Acest lucru implică faptul că pacienții, în funcție de epigenetic lor genetice si (nu determinate de gene) caracteristici vor fi grupate astfel încât medicul a fost capabil să prezică caracteristicile bolii și pentru a aplica tratamentul adecvat cu efecte minime de risc și secundare.

Video: El'konin Boris Danilovich - „Tendințe globale în educație și învățământ de dezvoltare“

În cel mai simplu caz, o genă poate fi implicată în răspunsul organismului la medicație. După identificarea unei variante nedorite (alela) poate optimiza terapia pentru grupele respective de pacienți. Deosebit de importante sunt studiile pentru terapia cancerului. medicamente antineoplazice, pe de o parte, au o toxicitate ridicată, pe de altă parte - tratamentul medicamentos ineficient poate duce la consecințe tragice. De aceea, studiile farmacogenetice va ajusta tratament pentru pacientii cu varianta „fără succes“ a unei gene prin modificarea dozei sau înlocuirea acestuia.

Se crede că marea majoritate a medicamentelor interactioneaza cu moleculele de proteine. Prin urmare, un studiu cuprinzător al spectrului de proteine ​​poate accelera dezvoltarea de noi instrumente de diagnosticare și terapeutice

Proteomica - cheie pentru diagnostic

Proteomica studiază metabolismul proteinelor în organism viu: reacția lor de sinteză și descompunere. Puteti vedea de multe ori legatura dintre boala si schimbarea spectrului sau caracteristicile proteinelor sintetizate de către organism. Se crede că marea majoritate a medicamentelor interactioneaza cu moleculele de proteine. Prin urmare, un studiu cuprinzător al spectrului de proteine ​​poate accelera dezvoltarea de noi agenti de diagnostic si terapeutice.

Un exemplu frapant este lista de biomarkeri pentru diagnosticarea precoce a tumorilor maligne. Până în prezent, în cursul cercetării în diferite laboratoare din întreaga lume au identificat o serie de noi proteine ​​care servesc ca biomarkeri de tumori canceroase de localizare diversă. Un aspect important este dezvoltarea de panouri complexe de biomarkeri care permit detectarea mai fiabil prezența bolii. In plus fata de tumorile maligne studiate activ biomarkerilor cardiovasculare, pulmonare, gastrointestinale si multe alte boli.

Yuri Shelud'ko