Globalni trendovi biotehnološke

Brz razvoj moderne biotehnologije dolazi u nekoliko ključnih područja, od kojih je svaka već postigla obećavajuće rezultate.

Regenerativne medicine: od umjetne kože s mrljama za srce

Upečatljiv primjer biotehnologije je pronaći biomarkera za rano otkrivanje malignih tumora

Razvoj tehnologije regenerativne medicine je jedan od najvažnijih problema suvremene znanosti. transplantacije organa operacija uključuje rizik od odbacivanja, a broj pacijenata kojima je potrebno takvo liječenje, uvijek se znatno premašuje kapacitet klinikama. Prvi je na umu stvaranje različitih supstituenata kože, koji se koriste u klinici za liječenje opeklina ili kroničnih oštećenja na koži. Napredak u ovom području omogućiti da koristite kože transplantata koji sadrže genetski modificirane stanice. To ga čini moguće eliminirati genetske defekte, kako bi poboljšali svoje usađivanjc, pa čak i postaviti sustav za sintezu hormona potrebnih za tijelo.

Umjetni plovila nastale iz njihovih vlastitih stanica vaskularne epitela i naknadno urušavanja u tijelu sintetičkih podloga, već su počeli da se koristi u kliničkoj praksi. Njihova glavna prednost je da je nakon degradacije umjetnom supstratu, tijelo zamjenjuje vlastite zdrave stanice. Slični se pristupi koriste se u infarkta bioinženjeringa tkiva.

Lijekovi iz prirodnih izvora

Sposobnost živih organizama da sintetiziraju biološki aktivnih stereoizomera često ih čini neophodnim, a jedini izvor organskih molekula. Stručnjaci procjenjuju da je u SAD-u oko 50 posto lijekova koji se koriste za kemoterapiju su derivati ​​komponenti biljnih ekstrakata. U većini slučajeva, biološki su aktivne tvari sintetiziraju biljke su sekundarne metabolite - spojevi male molekulske mase koji pružaju zaštitu bilja protiv štetnika i patogena. Iako ima više od 50, naznačen time tysyach sekundarne metabolite, ovo predstavlja samo oko deset posto biosintetskom kapaciteta postrojenja. Osim biljke biološki aktivne tvari sintetizira i akumulira u bakterije, gljivice, kukci, morskih organizama, pa čak i vodozemce. Moderna otkrivanje droge istraživački programi uključuju istodobno automatizirano testiranje skup ekstrakata za prisutnost raznih bioloških aktivnosti. Tako je utvrđeno jaku antitumorsku spoj taksol iz kore tise.

Video: U Astani predstavili najbolje svjetske standarde poljoprivredne tehnologije i biotehnologije

Često, razina vrijedne tvari u biljci je izuzetno niska, a kemijska sinteza - pretjerano komplicirano. Na primjer, kako bi se zadovoljile godišnje potrebe tržišta u taksolom će morati izdvojiti koru od nekoliko stotina tisuća stabala! U ovom slučaju, prvotno istraživači utvrditi puta prijenosa biosintetičkim molekule enzima u stanici, a zatim izolira (klonirane) gena koji kodiraju odgovarajuće enzime i optimizirati njih. Konačno, dobiveni gen uveden je u pogodnom biološki sustav za proizvodnju vrijedne tvari. Upečatljiv primjer ovog razvoja bio je stjecanje malarije artemizinina u kvasac terpena.

Antitijela isporuku lijeka direktno u tumor

Isporuka lijekova direktno u tumor omogućuje da bi se poboljšala učinak lijeka i da umanje nepoželjne nuspojave na drugim tkivima i organima

Isporuka lijekova direktno u tumor omogućuje da bi se poboljšala učinak lijeka i da umanje nepoželjne nuspojave na drugim tkivima i organima. Obično se koristi u tu svrhu, monoklonska antitijela ili njihovi fragmenti, koji su specifični za različite vrste tumora. Trenutno na tržištu postoji nekoliko tipova antitijela, fuzijski (konjugiranog) s različitim lijekovima: citotoksičnih spojeva, toksina (posebno gljivičnog podrijetla) ili radioizotopa. Prednost ove posljednje se isporučuje radionuklide koji može čak i uništiti stanice tumora koje sadrže na svojoj površini malo sidra antigene. S druge strane, ova vrsta konjugata imaju veći rizik od oštećenja zdravog tkiva. Fotodinamička terapija - postupak liječenja tumora, čime uništiti oboljelog tkiva bez oštećenja zdravih. Pod utjecajem svjetlosti prethodno nereagirajućom ljekovite tvari, aktivira i uništava okolno tkivo.

Među nedavnim zbivanjima na tom području treba napomenuti fototoksičke sustav za isporuku proteina tumora pomoću fragmente antitijela. Kao fotoaktivnu agenta, znanstvenici su koristili crvene fluorescentni protein «KillerRed» - «Crvena ubojica„. Transport dio strukture koja je odgovorna za isporuku „Red ubojica” u meta - stanica maligna je proteinski fragment antitijela 4D5, široko se koristi u brojnim kliničkim imunoterapije tumora.

Liječenje genetskih bolesti

Do danas, genetska terapija je područje brzo razvija biotehnologije i smatra se potencijalno univerzalnog pristupa liječenju širokog raspona uvjeta: naslijedio, raka, pa čak i zarazne.

Vektorski sustavi zasnovani na virusne elemente genoma namijenjenih za liječenje raka, čime gen ubojica primijeniti izravno u tumor, koji rezultiraju u sebi počinje proizvoditi citotoksični proteini

Razni nosači se koriste za isporuku genetskog materijala u ljudskim stanicama, a integracije u genom, na primjer, umjetna liposoma nanočestica ili kationski emulzije. Za liječenje raka razvijena vektorskog sustava zasnovanog na virus genoma elementima koji omogućuju uvođenje gena ubojica izravno u tumor, koje rezultiraju u sebi počinje proizvoditi citotoksične proteine.

U izdanju za studeni «znanost» magazin, priopćeno je uspješno korištenje genske terapije za liječenje Adrenoleukodistrofija (fatalna neurodegenerativne bolesti). Neispravan gen u matičnih stanica koštane srži bolesnika je zamijenjen s normalnim kopije, nakon čega su stanice vratio u tijelo. U tu svrhu razvili smo novi vektor za prijenos genetskog materijala u ljudskim stanicama i njegovog osnivanja. Znanstvenici su „razoružao” virusom humane imunodeficijencije, uklanjanje svih gene, ostavljajući samo ljuske, u stanju prodrijeti u stanicu. U njemu je stavljen DNA koji sadrži točan slijed gena i pomoći da se integriraju u kromosom. Znanstvenici vjeruju da su stvorili HIV temelju vektor čestica može poslužiti kao univerzalni nosač za različite gene.

Dekodiranje genoma u jednom danu

Moderna genoma istraživački programi potiče razvoj brzih, točnih i učinkovitih metoda za analizu nukleinskih kiselina - sekvenciranje

Moderna genoma istraživački programi potiče razvoj brzih, točnih i učinkovitih metoda za analizu nukleinskih kiselina - sekvenciranje. Svrha takve analize je dobiti informacije o lokaciji slijeda svake od četiri vrste nukleobaze u duge molekule DNA. Ovaj postupak se, pak, određuje sekvencu aminokiselina u molekuli proteina kodiranog DNA u ovom dijelu, a time svojstava enzima.

Sekvenciranje tehnika izvorno pretpostavlja složenu kemijsku modifikaciju DNA koristeći radioaktivne oznake. Moderne metode sekvenciranja pomoću lančane reakcije polimeraze i radioaktivni zamijenjeno fluorescentna. Automatizirani sequencers su u mogućnosti da istovremeno analizirati stotine uzoraka DNK i obavljati 24 eseji dnevno. Elektroforetski gelovi ne prolazi, a ultratanku kapilara, što može znatno povećati brzinu i osjetljivost testa.

Alternativa ovom metodom je nedavno razvijena metoda „sekvenciranje sintezom” ili pyrosequencing. U vrijeme dolaska u jedan od četiri moguća nukleotida na rastući lanac DNA (komplementarne na glavni lanac) posebnog enzima luciferazu podnosi svjetlosni signal. Ako znate točno koje su prisutne u otopini u vrijeme signala nukleotida, moguće je odrediti redoslijed njihova pristupanja. Kao rezultat toga, znanstvenici mogu otkriti vezu od 25 milijuna baza s 99 posto točnosti za četiri sata.

Napredak u razumijevanju koje su odgovorne za bolesti geni i njihovi kodiraju proteine ​​omogućit će odabrati raspon lijekova je puno učinkovitije nositi s određenom bolesti, a ne pojedinih lijekova

Video: [otus] Victoria Coren - otus ljetna škola - 2016

Liječenje teške bolesti - napad na više ciljeva

Strategija suvremenom liječenju najtežih bolesti uključuje istovremeni utjecaj na nekoliko ciljeva - molekulske fazama razvoja patološkog procesa. Napredak u razumijevanju koje su odgovorne za bolesti će omogućiti da odaberete niz lijekova geni i njihovi kodiraju proteine ​​je puno učinkovitije nositi s određenom bolesti, a ne pojedinačne proizvode.

Najupadljivije primjer liječenje određene bolesti na sličan način - terapija za infekcije HIV-om. Trenutno, liječenje zaraze HIV-om preporučljivo je upotrijebiti kombinaciju inhibitora HIV, koji se sastoji od najmanje tri lijekova koji djeluju na različite enzime virusa, odnosno blokira različite faze virusne infekcije. Takav pristup omogućuje da se značajno produžiti život zaraženih HIV-om - AIDS-a u SAD preselio iz kategorije neizlječiva broja kroničnih bolesti. Trenutno, među znanstvenicima ne sumnja u činjenicu da je uspješno liječenje raka, također, će se temeljiti na prijam od lijekova koji djeluju na različitim elementima stanice raka. Multitargetnaya terapija je izvediva i obećava ne samo zbog svoje djelotvornosti u suzbijanju tumora, ali i prilika za savladavanje otpora stanica raka raznim drogama, što je jedan od najvažnijih zadataka terapiji protiv raka.

Zbog svojih karakteristika matičnih stanica za nekoliko desetljeća je jedan od najnaprednijih medicinske tehnologije objekata

Matičnih stanica - liječnik u bolesnika

Matične stanice - mainstream ishodišne ​​stanice iz kojih proizlazi sve organe i tkiva u tijelu. Njihov je zadatak - obnova oštećenih ili mrtvih područja.

Video: Nova stvarnost, a ne kriza! globalni trendovi

Zbog svojih karakteristika matičnih stanica za nekoliko desetljeća je jedan od najnaprednijih medicinske tehnologije objekata. Oni liječenje širokog spektra bolesti - psorijaze i koronarne srčane bolesti u genetskih bolesti i transplantacije organa (vidi primjere u drugim dijelovima ovog članka). Nedavni napredak u staničnoj terapiji uključuju razvoj matičnih stanica postupcima stimulacije na diferencijaciju u određenom tipu tkiva izravno u tijelo pacijenta. Istraživači su naučili kako potaknuti koštanu srž (koji proizvodi normalnih matičnih krvnih stanica) za oslobađanje druge dvije vrste matičnih stanica (koje mogu smanjiti, uključujući i hrskavice, kostiju i krvnih žila). Znanstvenici predviđaju najširu perspektivu na njegov način: pacijent ima srčani udar ili lom primljen u bolnicu, primi lijek koji stimulira svoje matične stanice, nakon čega su oni sami sudjelovali u „popravak” oštećenja organa.

Sinteza gena za farmaceutsku industriju

Brzi rast na tržištu farmaceutskih proteina i razvoj različitih sustava za ekspresiju heterolognih gena izazvao potrebu za jeftinim i točnih metoda za sintezu nukleinskih kiselina. Provodi se u posljednjih deset godina, razvoj je pomogao da se poveća učinkovitost protokola za sintezu 5-7000 vrijeme i smanjiti troškove za više od 50 puta (čime se povećava točnost postupka). Do sada su mnogi biotehnologije tvrtke pružaju usluge automatske sinteze sekvenci gena koji kodiraju za farmaceutske proteine, prilagođene za biotehnološke ekspresije. Prosječna cijena sinteze je oko 0,4 dolara po paru.

Farmakogenetika je jedan od prethodnika osobnog (individualne) medicine, u kojoj je paradigma „jedan lijek za sve” zamjenjuje „pravo lijeka za svakog pacijenta”

Odgovarajući lijek - za svakog pacijenta

U opisu svake moderne farmakološka sredstva sadašnje informacije o svojim nuspojava i mogućih alergijskih reakcija. To znači da se određeni genetski metabolički iz neke broj pacijenata ne dopušta im da pravilno metabolizira tvari koje čine lijek. Na primjer, oko pedeset posto ljudi s astmom ne dobiti reljef iz upotrebe lijekova astme ili tu klasu. Farmakogenetika je jedan od prethodnika osobnog (individualne) medicine, u kojoj je paradigma „jedan lijek za sve” zamjenjuje „pravo lijeka za svakog pacijenta.” To znači da pacijenti, ovisno o njihovoj genetskoj i epigenetičko (nije određena genima) značajke bit će grupirane tako da liječnik nije mogao predvidjeti karakteristike bolesti i primijeniti odgovarajući tretman uz minimalan rizik i nuspojave.

Video: El'konin Boris Danilovich - „Globalni trendovi u obrazovanju i razvojnih obrazovanja”

U najjednostavnijem slučaju, jedan gen može biti uključen u tijelu kao odgovor na lijekove. Nakon što smo identificirali neželjenu varijantu (alel) može optimizirati terapiju pojedinih skupina bolesnika. Posebno su važne studije za liječenje raka. Protutumorski droge, s jedne strane, imaju visoku toksičnost, s druge - terapija neučinkovita droga može dovesti do tragičnih posljedica. Stoga Farmakogenetičke istraživanja će prilagoditi terapiju za pacijente s neuspješnom „” varijantu gena promjenom doze ili njegovu zamjenu.

Smatra se da je velika većina lijekova u interakciji s molekulama proteina. Dakle, opsežno proučavanje spektra proteina može ubrzati razvoj novih dijagnostičkih i terapijskih alata

Proteomika - ključ dijagnoze

Proteomika studiraju metabolizam proteina u živom tijelu: njihova sinteza reakcije i razgradnje. Često možete vidjeti vezu između bolesti i promjene spektra i karakteristikama proteina sintetiziranih po tijelu. Smatra se da je velika većina lijekova u interakciji s molekulama proteina. Dakle, opsežno proučavanje spektra proteina može ubrzati razvoj novih dijagnostičkih i terapeutskih sredstava.

Upečatljiv primjer je popis biomarkera za rano otkrivanje malignih tumora. Do danas, u tijeku istraživanja u različitim laboratorijima diljem svijeta su identificirali niz novih proteina koji služe kao biomarkera tumora raka raznih lokalizacije. Važan aspekt je razvoj složenih ploča od biomarkera koji omogućuju pouzdanije otkriti prisutnost bolesti. Osim malignih tumora aktivno proučavao biomarkera kardiovaskularnih, gastrointestinalnih i plućnim, mnogih drugih bolesti.

Jurij Shelud'ko