7 PRIMJENE BIOLOGIJE U MEDICINI - BIOLOGIJA - 2025

Na primjene biologije u medicini su sve one praktične alate koji Biomedicina ponude u laboratorijskoj dijagnostici, u medicinske skrbi i na bilo kojem drugom području koje se odnose na zdravlje.

Medicinska biologija nudi širok spektar tehnoloških i znanstvenih pristupa, koji se mogu kretati od in vitro dijagnostike do genske terapije. Ova disciplina biologija primjenjuje različite principe koji upravljaju prirodnim znanostima u medicinskoj praksi.

Mycobacterium tuberculosis. Izvor: NIAID na Flickr-u., putem Wikimedia Commonsa

Za to specijalisti provode istraživanja različitih patofizioloških procesa uzimajući u obzir molekularne interakcije do cjelovitog funkcioniranja organizma.

Dakle, biomedicina nudi nove alternative u vezi s stvaranjem lijekova, s nižim razinama toksičnosti. Na isti način doprinosi ranoj dijagnozi bolesti i njihovom liječenju.

Primjeri primjene biologije u medicini

Selektivna terapija za astmu

Smatralo se da je SRS-A (sporo reagirajuća supstanca anafilaksije) igrao važnu ulogu u astmi, stanju koje toliko pogađa ljude.

Naknadnim istraživanjima utvrđeno je da je ta tvar smjesa između leukotriena C4 (LTC4), leukotriena E4 (LTE4) i leukotriena D4 (LTD4). Ovi rezultati otvorili su vrata novim selektivnim tretmanima astme.

Rad je bio usmjeren na prepoznavanje molekule koja posebno blokira djelovanje LTD4 u plućima, izbjegavajući tako sužavanje dišnih putova.

Kao rezultat toga razvijeni su lijekovi koji sadrže leukotrienske modifikatore za upotrebu u terapiji astme.

Selektivnost i protuupalni lijekovi

Nesteroidni protuupalni lijekovi (NSAID) dugo su korišteni u liječenju artritisa. Glavni razlog je njegova visoka učinkovitost u blokiranju djelovanja arahidonske kiseline koja se nalazi u enzimu ciklooksigenaza (COX).

Međutim, kada se učinak COX inhibira, on također sprečava njegovu funkciju kao zaštitnika probavnog trakta. Nedavna istraživanja pokazuju da ciklooksigenazu čini obitelj enzima, gdje 2 njezina člana imaju vrlo slične karakteristike: CO-1 i COX-2.

COX-1 ima gastroprotektivni učinak, inhibiranjem ovog enzima gubi se zaštita crijevnog trakta. Temeljni zahtjev novog lijeka bio bi orijentiran na selektivno inhibiranje COX-2, kako bi se postigla trajnost obje funkcije: zaštitne i protuupalne.

Specijalci su uspjeli izdvojiti molekulu koja selektivno napada COX-2, pa novi lijek nudi obje prednosti; protuupalno koje ne uzrokuje oštećenja probavnog trakta.

Alternativna metoda primjene lijekova

Tradicionalne metode davanja tableta, sirupa ili injekcija zahtijevaju da kemikalija uđe u krvotok, kako bi se raspršila po tijelu.

Problem nastaje kada se pojave nuspojave u tkivima ili organima za koje lijek nije bio namijenjen, s pogoršanjem da bi se ti simptomi mogli pojaviti prije nego što se postigne željena terapijska razina.

U slučaju tradicionalnog liječenja tumora na mozgu, zbog krvno-moždanih barijera lijek mora imati znatno veću koncentraciju nego inače. Kao posljedica ovih doza, nuspojave bi mogle biti vrlo toksične.

Da bi postigli bolje rezultate, znanstvenici su razvili biomaterijal koji se sastoji od polimernog uređaja. To je biokompatibilno i otapa se polako oslobađajući lijek. U slučaju tumora mozga, tumor se uklanja i ubacuju se polimerni diskovi sastavljeni od kemoterapijskog lijeka.

Stoga će doziranje biti upravo onoliko koliko je potrebno i otpustit će se u zahvaćeni organ, značajno smanjujući moguće nuspojave u ostalim tjelesnim sustavima.

Proteinski hidrogeli za povećanje učinkovitosti terapije matičnim stanicama

U terapiji koja se temelji na matičnim stanicama važno je da količina isporučena pacijentu bude klinički odgovarajuća. Nadalje, potrebno je da održivost njegove in situ.

Najmanje invazivniji način za dostavu matičnih stanica je izravno ubrizgavanje. Međutim, ova opcija nudi samo 5% održivosti stanica.

Kako bi zadovoljili kliničke potrebe, stručnjaci su razvili sustav za mršavljenje i samo zacjeljivanje koji se sastoji od dva proteina koji se samostalno skupljaju u hidrogele.

Kada se primijeni ovaj hidrogelni sustav, zajedno s terapijskim stanicama, očekuje se da poboljšava održivost stanica na onim mjestima na kojima postoji ishemija tkiva.

Također se koristi u slučaju bolesti perifernih arterija, gdje je prioritetno održavanje održivosti stanica koje omogućuju protok krvi u donjim ekstremitetima.

Cink za napad stanica koje proizvode inzulin

Injekcija inzulina djeluje kontrolirajući simptome dijabetesa. Istraživači predlažu da djeluju izravno na beta stanice gušterače koje stvaraju inzulin. Ključ bi mogao biti afinitet ovih stanica prema cinku.

Beta stanice nakupljaju cink oko 1000 puta više od ostatka ćelija koje čine okolna tkiva. Ova se karakteristika koristi za njihovo prepoznavanje i selektivnu primjenu lijekova koji potiču njihovu regeneraciju.

Da bi to postigli, istraživači su povezali cinkatno sredstvo za cink s lijekom koji obnavlja beta stanice. Rezultat ukazuje da se lijek fiksirao i na beta stanicama, uzrokujući da se množe.

U ispitivanju provedenom na štakorima beta stanice su se regenerirale oko 250% više od ostalih stanica.

NGAL kao prediktor akutne ozljede bubrega

Lipokalin povezan s neutrofilnom želatinazom, poznat pod akronimom NGAL, protein je koji se koristi kao biomarker. Njegova uloga je otkrivanje akutne ozljede bubrega kod osoba sa srpastim stanicama. U ove vrste bolesnika, mjerenje seruma možda je predviđalo početak bolesti.

Bolesti bubrega, poput povećanog kreatinina i uree, jedna su od komplikacija bolesti srpastih stanica. Istraživanje povezuje NGAL s nefropatijom u bolesnika s dijabetesom tipa 2.

To čini NGAL osjetljivim i važnim alatom u kliničkom okruženju, zbog niske cijene, jednostavnog pristupa i dostupnosti.

Nadalje, to je osjetljiv biomarker koji pridonosi ranom otkrivanju, s vrlo širokim rasponom za rutinsku procjenu, tijekom upravljanja srpastom staničnom bolešću.

Vitamin D, inhibitor rasta Mycobacterium tuberculosis

Tuberkuloza je prvenstveno bolest pluća povezana s Mycobacterium tuberculosis. Napredovanje bolesti ovisit će o reakciji imunološkog sustava, na njegovu učinkovitost utječu vanjski i unutarnji čimbenici, poput genetike.

Među vanjskim čimbenicima su fiziološki i prehrambeni status pacijenta. Studije pokazuju da nedostatak vitamina D može biti izravno povezan s oštećenom regulacijom imunološkog sustava.

Na taj način bi utjecali na imunomodulatorno djelovanje navedenog sustava na M. tuberculosis. Povećana šansa da oboli od tuberkuloze mogla bi biti povezana s niskom razinom vitamina D.

Klinička važnost pokazuje da bi antituberkulozna terapija izazvana vitaminom D3 mogla djelovati kao dodatak liječenju tuberkuloze

Reference

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Serumske razine lipokalina povezanih s neutrofilnom želatinazom (NGAL) kao prediktori akutne ozljede bubrega u subjektima srbatih stanica. J Biomedicinska. Oporavak od jbiomeds.com
2. Campbell, A K. (1988) Chemiluminescence. Načela i primjene u biologiji i medicini. ETDE Web. Oporavak od osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Primjene razvojne biologije u medicini i stočnoj poljoprivredi. Oporavak od ncbi.nlm.nih.go
4. Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Proteinski projektirani hidrogeli za poboljšanje učinkovitosti terapije injekcijama matičnih ćelija na mišjem modelu za perifernu arterijsku bolest sveučilišta Stanford. Oporavak od chemh.stanford.edu.
5. Nathan Collins (2018). Istraživači koriste cink za ciljanje stanica koje proizvode inzulin s regenerativnim lijekom. Sveučilište Stanford. Oporavak od chemh.stanford.edu.
6. Nacionalni centar za biotehnološke informacije (NCBI) (2003). Iza molekularne granice: Izazovi kemije i kemijskog inženjerstva. Preuzeto sa: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitamin D-imuni modulator i inhibitor rasta mikobakterijske tuberkuloze H37Rv. Časopis za molekularnu biologiju i biotenologiju. Oporavak od imedpub.com.