7 APLIKÁCIE BIOLÓGIE V MEDICÍNE - BIOLÓGIE - 2026

Tieto aplikácie biológie v medicíne sú všetky tieto praktické nástroje, ktoré biomedicíny ponúka v laboratórnej diagnostiky, v zdravotnej starostlivosti a v ktorejkoľvek inej oblasti súvisiace so zdravím.

Lekárska biológia ponúka širokú škálu technologických a vedeckých prístupov, ktoré by mohli siahať od diagnostiky in vitro po génovú terapiu. Táto biologická disciplína uplatňuje v lekárskej praxi rôzne princípy, ktorými sa riadia prírodné vedy.

Mycobacterium tuberculosis. Zdroj: NIAID na Flickr. , prostredníctvom Wikimedia Commons

Za týmto účelom odborníci skúmajú rôzne patofyziologické procesy, berúc do úvahy molekulárne interakcie až integrálne fungovanie organizmu.

Biomedicín tak ponúka nové alternatívy vo vzťahu k tvorbe liekov s nižšími toxickými hladinami. Rovnako prispieva k včasnej diagnostike chorôb a ich liečbe.

Príklady aplikácií biológie v medicíne

Selektívna terapia astmy

Predpokladalo sa, že SRS-A (pomaly reagujúca látka anafylaxie) zohrávala dôležitú úlohu pri astme, čo je stav, ktorý tak veľmi postihuje ľudí.

Následné výskumy zistili, že táto látka je zmesou medzi leukotriénom C4 (LTC4), leukotriénom E4 (LTE4) a leukotriénom D4 (LTD4). Tieto výsledky otvorili dvere k novému selektívnemu liečeniu astmy.

Cieľom práce bolo identifikovať molekulu, ktorá špecificky blokuje pôsobenie LTD4 v pľúcach, čím sa zabráni zúženiu dýchacích ciest.

Výsledkom bolo vyvinutie liečiv obsahujúcich modifikátory leukotriénu na použitie pri terapii astmy.

Selektivita a protizápalové lieky

Na liečenie artritídy sa už dlho používajú nesteroidné protizápalové lieky (NSAID). Hlavným dôvodom je vysoká účinnosť pri blokovaní účinkov kyseliny arachidónovej, ktorá sa nachádza v enzýme cyklooxygenáza (COX).

Ak je však účinok COX inhibovaný, bráni tiež jeho funkcii gastrointestinálneho ochrancu. Posledné štúdie naznačujú, že cyklooxygenáza sa skladá z rodiny enzýmov, pričom 2 jej členovia majú veľmi podobné vlastnosti: CO-1 a COX-2.

COX-1 má gastroprotektívny účinok, inhibíciou tohto enzýmu sa stráca ochrana črevného traktu. Základná požiadavka nového liečiva by bola zameraná na selektívnu inhibíciu COX-2, aby sa dosiahla stálosť oboch funkcií: ochranného a protizápalového.

Špecialisti dokázali izolovať molekulu, ktorá selektívne útočí na COX-2, takže nový liek ponúka obidva výhody; protizápalové, ktoré nespôsobuje gastrointestinálne poškodenie.

Alternatívne spôsoby podávania liečiva

Tradičné spôsoby podávania tabliet, sirupov alebo injekcií vyžadujú, aby chemikália vstúpila do krvného riečišťa a aby bola rozptýlená v tele.

Problém nastáva, keď sa vyskytnú vedľajšie účinky v tkanivách alebo orgánoch, pre ktoré nebolo liečivo určené, so zhoršením, že tieto príznaky sa môžu objaviť pred dosiahnutím požadovanej terapeutickej úrovne.

V prípade tradičnej liečby mozgového nádoru musí mať liečivo omnoho vyššiu koncentráciu ako obvykle, a to kvôli hematoencefalickým bariéram. V dôsledku týchto dávok môžu byť vedľajšie účinky vysoko toxické.

Vedci vyvinuli biomateriál, ktorý sa skladá z polymérneho zariadenia, aby sa dosiahli lepšie výsledky. Toto je biokompatibilné a pomaly sa uvoľňuje liečivo. V prípade mozgového nádoru sa nádor odstráni a vložia sa polymérne disky, ktoré sú tvorené chemoterapeutickým liečivom.

Dávka bude teda presne taká, aká je požadovaná a bude uvoľnená v postihnutom orgáne, čím sa výrazne znížia možné vedľajšie účinky v iných systémoch tela.

Proteínové hydrogély na zvýšenie účinnosti injekčnej terapie kmeňovými bunkami

Pri terapii založenej na kmeňových bunkách je dôležité, aby množstvo dodané pacientovi bolo klinicky primerané. Ďalej je nevyhnutné, aby sa jeho životaschopnosť zachovala in situ.

Najmenej invazívnym spôsobom dodania kmeňových buniek je priama injekcia. Táto možnosť však ponúka iba 5% životaschopnosť buniek.

Aby sa vyhovelo klinickým potrebám, vyvinuli odborníci systém na chudnutie a samoliečenie, ktorý obsahuje dva proteíny, ktoré sa samy zostavujú do hydrogélov.

Ak sa tento hydrogélový systém podáva v spojení s terapeutickými bunkami, očakáva sa, že zlepší životaschopnosť buniek na tých miestach, kde existuje tkanivová ischémia.

Používa sa tiež v prípade periférnych arteriálnych ochorení, kde je prioritou zachovanie životaschopnosti buniek, ktoré umožňujú prietok krvi v dolných končatinách.

Zinok útočí na bunky produkujúce inzulín

Inzulínová injekcia účinkuje tak, že reguluje príznaky cukrovky. Vedci navrhujú pôsobiť priamo na beta bunky pankreasu, ktoré vytvárajú inzulín. Kľúčom by mohla byť afinita týchto buniek k zinku.

Beta bunky akumulujú zinok asi 1 000 krát viac ako zvyšok buniek, ktoré tvoria okolité tkanivá. Táto vlastnosť sa používa na ich identifikáciu a selektívne použitie liekov, ktoré podporujú ich regeneráciu.

Za týmto účelom vedci spojili chelatačné činidlo zinočnaté s liečivom, ktoré regeneruje beta bunky. Výsledok naznačuje, že liek sa fixoval aj na beta bunkách, čo spôsobilo ich množenie.

V teste uskutočňovanom na potkanoch sa beta bunky regenerovali asi o 250% viac ako iné bunky.

NGAL ako prediktor akútneho poškodenia obličiek

Lipokalín spojený s neutrofilnou želatinázou, známy pod skratkou NGAL, je proteín používaný ako biomarker. Jeho úlohou je odhaliť akútne poškodenie obličiek u jedincov s kosáčikovitými bunkami. U týchto typov pacientov meranie séra pravdepodobne predpovedalo začiatok ochorenia.

Poruchy obličiek, ako je zvýšený kreatinín a močovina, sú jednou z komplikácií kosáčikovitých chorôb. Výskum spája NGAL s nefropatiou u pacientov s diabetom 2. typu.

Vďaka tomu je NGAL citlivým a dôležitým nástrojom v klinickom prostredí, a to z dôvodu nízkych nákladov, ľahkého prístupu a dostupnosti.

Okrem toho je to citlivý biomarker, ktorý prispieva k včasnej detekcii s veľmi širokým rozsahom rutinného hodnotenia počas liečby kosáčikovitých buniek.

Vitamín D, inhibítor rastu Mycobacterium tuberculosis

Tuberkulóza je primárne pľúcne ochorenie spojené s Mycobacterium tuberculosis. Postup choroby bude závisieť od odpovede imunitného systému, ktorého účinnosť je ovplyvnená vonkajšími a vnútornými faktormi, ako je napríklad genetika.

Medzi vonkajšie faktory patrí fyziologický a nutričný stav pacienta. Štúdie naznačujú, že nedostatok vitamínu D môže priamo súvisieť s narušenou reguláciou imunitného systému.

Týmto spôsobom by boli ovplyvnené imunomodulačné účinky uvedeného systému na M. tuberculosis. Zvýšená šanca na tuberkulózu môže súvisieť s nízkou hladinou vitamínu D.

Klinický význam naznačuje, že antituberkulózna liečba indukovaná vitamínom D3 by mohla pôsobiť ako doplnok k liečbe tuberkulózy.

Referencie

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Hladiny lipokalínu asociovaného s neutrofilnou gelatinázou (NGAL) ako prediktor akútneho poškodenia obličiek u jedincov kosáčikovitých buniek. J Biomedical. Obnovené zo stránky jbiomeds.com
2. Campbell, A. K. (1988) Chemiluminescence. Princípy a aplikácie v biológii a medicíne. ETDE Web. Získané z osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Aplikácie vývojovej biológie v medicíne a živočíšnej výrobe. Obnovené z ncbi.nlm.nih.go
4. Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Proteínové inžinierstvo na zvýšenie účinnosti injekčnej terapie založenej na kmeňových bunkách v myšacom modeli pre periférnu arteriálnu chorobu Stanfordská univerzita. Získané z chemh.stanford.edu.
5. Nathan Collins (2018). Vedci používajú zinok na zacielenie buniek produkujúcich inzulín pomocou regeneračného liečiva. Stanfordská univerzita. Získané z chemh.stanford.edu.
6. Národné centrum pre biotechnologické informácie (NCBI) (2003). Za hranicami molekúl: Výzvy pre chémiu a chemické inžinierstvo. Prevzaté z: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitamínový D-imunitný modulátor a inhibítor rastu Mycobacterium Tuberculosis H37Rv. Journal of Molecular Biology and Biothecnology. Obnovené z adresy imedpub.com.