Globálne trendy biotechnologické

Rýchly rozvoj moderných biotechnológií je dodávaný v niekoľkých kľúčových oblastiach, z ktorých každá už dosiahla sľubné výsledky.

Regeneratívnej medicína: z umelej kože záplaty pre srdce

Pozoruhodným príkladom biotechnológie je nájsť biomarkery pre včasnú diagnostiku zhubných nádorov

Vývoj technológie regeneratívnej medicíny je jedným z najnaliehavejších problémov modernej vedy. transplantácia prevádzka darcovstvo orgánov znamenať riziko odmietnutia, a počet pacientov v prípade potreby takejto liečby, je vždy značne prevyšuje kapacitu klinikách. Prvým z nich je na vedomie vznik rôznych substituentov na koži, ktoré sú používané v klinickej praxi na liečbu popálenín alebo chronické poškodenie kože. Pokrok v tejto oblasti umožňujú použiť kožné štepy, ktoré obsahujú geneticky modifikované bunky. To umožňuje eliminovať genetické defekty, s cieľom zlepšiť ich prijatie štepu, a dokonca vytvoriť systém pre syntézu hormónov potrebných pre telo.

Umelé nádoby vytvorené z vlastných buniek cievneho epitelu a následne padá v tele syntetických substrátov, sa už začína využívať v klinickej praxi. Ich hlavnou výhodou je, že po umelom degradácii substrátu, telo nahradí vlastné zdravé bunky. Podobné prístupy sú tiež použité v tkanive myokardu bioinžinierstva.

Lieky z prírodných zdrojov

Schopnosť živých organizmov syntetizovať biologicky aktívne stereoizoméry často robí nevyhnutným a jediným zdrojom organických molekúl. Odborníci Odhaduje sa, že v Spojených štátoch asi 50 percent liekov používaných pri chemoterapii sú deriváty zložiek rastlinných extraktov. Vo väčšine prípadov, biologicky aktívne látky syntetizované rastliny sú sekundárne metabolity - zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktoré poskytujú ochranu rastlín proti škodcom a patogénom. Aj keď to má viac ako 50 vyznačujúci sa tým tysyach sekundárne metabolity, to predstavuje len asi desať percent biosyntetické schopnosti rastlín. Okrem rastlín biologicky aktívne látky syntetizovať a akumuluje v baktérií, húb, morských živočíchov, hmyzu a dokonca aj obojživelníkov. Moderné výskumné programy Drug Discovery zahŕňať súbežné automatické testovacie sada extraktov na prítomnosť najrôznejších biologických aktivít. Tak bolo zistené, silnú protinádorovú zlúčeninu: taxolu z kôry tisu.

Video: V Astane predstavili najlepšie svetové štandardy poľnohospodárskych technológií a biotechnológií

Často je úroveň cenný látky v rastline je extrémne nízka, a chemická syntéza - príliš zložité. Napríklad, aby vyhovovali ročné potreby trhu v taxolu by musel získať kôru niekoľko sto tisíc stromov! V tomto prípade, výskumníci najprv zistiť dráh enzým biosynthesy molekúl v bunke, potom izoluje (klonovaný) gény kódujúce príslušné enzýmy a optimalizovať. Nakoniec sa získaný gén sa zavedie do vhodného biologického systému na výrobu cenné látky. Pozoruhodným príkladom tohto vývoja bolo získanie malárii Artemisinin kvasiniek terpene.V.

Protilátky dodávať liečivo priamo do nádoru

Dodávka liekov priamo do nádoru umožňuje zvýšiť účinok lieku a minimalizovať nežiaduce vedľajšie účinky na iných tkanivách a orgánoch

Dodávka liekov priamo do nádoru umožňuje zvýšiť účinok lieku a minimalizovať nežiaduce vedľajšie účinky na iných tkanivách a orgánoch. Zvyčajne sa používa na tento účel, monoklonálne protilátky alebo ich fragmenty, ktoré sú špecifické pre rôzne typy nádorov. V súčasnej dobe na trhu existuje niekoľko typov protilátok, fúzovania (konjugovaný) s rôznymi liekmi: cytotoxických látok, toxíny (najmä hubového pôvodu) alebo rádioizotopy. Výhodou posledné uvedené sa dodáva rádionuklidy, ktoré môžu dokonca zničiť nádorové bunky, ktoré obsahujú na svojom povrchu trochu kotvy antigény. Na druhú stranu, tento typ konjugátov majú vyššie riziko poškodenia zdravého tkaniva. Fotodynamická terapia - metóda liečby nádorov, čo umožňuje zničiť chorého tkaniva bez poškodenia zdravé. Pod vplyvom svetla skôr nereaktívnym liečiva, sa aktivuje a ničí okolité tkanivá.

Medzi posledné vývoj v tejto oblasti by malo byť poznamenané, fototoxický systém pre dodávanie proteínu do nádoru s použitím protilátkových fragmentov. Ako fotoaktívne agens, použili vedci červený fluorescenčný proteín «KillerRed» - «Red Killer". Dopravné časť štruktúry zodpovedné za poskytovanie "červené killer" do cieľovej - bunky zhubného bujnenia je proteínový fragment protilátky 4D5, je široko používaný v celej rade klinických imunoterapiu nádorov.

Liečba geneticky podmienených chorôb

K dnešnému dňu, genetickej terapie je rýchlo sa rozvíjajúcej oblasti biotechnológie a je považovaný za potenciálne univerzálny prístup k liečeniu širokej škály stavov: zdedil, rakoviny a dokonca aj infekčné.

Vektorové systémy založené na vírusových genómu prvkov určených pre liečbu rakoviny, ktorá umožňuje vrah gén podávané priamo do nádoru, ktoré vedú v sebe začne produkovať cytotoxické proteíny

Rôzne nosiče sa používajú pre dodávanie genetického materiálu do ľudských buniek, a jej integrácia do genómu, napríklad umelá liposomové nanočastíc alebo katiónové emulzie. Na liečbu rakoviny vyvinutý vektorového systému na báze vírusového genómu prvky, ktoré umožňujú zaviesť killer génu priamo do nádoru, čo má za následok v sebe začne produkovať cytotoxické proteíny.

V novembrovom čísle «Veda» časopisu bolo oznámené úspešné použitie génovej terapie pre liečbu adrenoleukodystrofie (smrteľná neurodegeneratívne ochorenie). Defektného génu do kmeňových buniek kostnej drene pacientov bolo nahradené normálnym kópií, načo boli bunky vracia späť do tela. Za týmto účelom sme vyvinuli nový vektor na prenos genetického materiálu do ľudských buniek a jeho začlenenie. Vedci "deaktivovaný" vírusom ľudskej imunodeficiencie, odstránenie všetkých génov, takže len plášť, ktorý je schopný preniknúť do bunky. V ňom bol umiestnený DNA obsahujúci správnu sekvenciu génu a pomôcť integrovať do chromozómu. Vedci sa domnievajú, že sa vytvoril vektorové častice HIV založené, môže slúžiť ako univerzálny nosič pre rôzne gény.

Dekódovanie genómu v jednom dni

výskumné programy Moderné genómu stimulovali vývoj rýchlych, presných a účinných metód pre analýzu nukleových kyselín - sekvenčné

výskumné programy Moderné genómu stimulovali vývoj rýchlych, presných a účinných metód pre analýzu nukleových kyselín - sekvenčné. Účelom takejto analýzy je získať informácie o umiestnení sekvencie každého zo štyroch typov nukleobází v dlhej molekuly DNA. Táto sekvencia je zase určuje poradie aminokyselín v molekule proteínu kódovaného DNA v tejto časti, a teda i vlastnosti enzýmu.

Sekvenovanie technika pôvodne predpokladalo komplexné chemickú modifikáciu DNA za použitia rádioaktívne značky. Moderné metódy sekvencovania s použitím polymerázovej reťazovej reakcie a rádioaktívne značky sú nahradené fluorescenčné. Automatizované Sequencer sú schopné súčasne analyzovať stovky vzoriek DNA a vykonať 24 testov za deň. Elektroforéza gély neprejde, a v ultratenkých kapilár, ktoré môžu významne zvýšiť rýchlosť a citlivosť testu.

Alternatívou k tomuto spôsobu je novo vyvinutá metóda "sekvencovania syntézou" alebo Pyrosequencing. V čase, keď spojenie jeden zo štyroch možných nukleotidov do rastúceho reťazca DNA (komplementárne k hlavnému reťazcu) zvláštne enzýmu luciferázy tvrdí svetelného signálu. Ak máte presne vedieť, ktoré nukleotidov sú prítomné v roztoku v čase signálu, je možné určiť poradie ich pristúpenia. Výsledkom je, že výskumní pracovníci môžu detekovať spojenie 25 miliónov báz s presnosťou 99 percent po dobu štyroch hodín.

Pokroky v chápaní, ktoré sú zodpovedné za ochorenie gény a ich kódované proteíny umožní vybrať rad liekov je oveľa účinnejšie vyrovnať s konkrétnym ochorením, skôr než jednotlivých drog

Video: [Otus] Victoria Coren - Otus Summer School - 2016

Liečba závažné ochorenie - útok na viac cieľov

Stratégia modernej liečby najzávažnejších ochorení zahŕňa simultánne vplyv na viaceré ciele - molekulárnej fázach vývoja patologického procesu. Pokroky v chápaní, ktoré sú zodpovedné za ochorenie umožní zvoliť rad liekov gény a ich kódované proteíny je oveľa efektívnejšie, vyrovnať sa s konkrétnym ochorením, skôr než jednotlivé produkty.

Najvýraznejší príklad liečbe konkrétnej choroby v podobným spôsobom - liečby infekcie HIV. V súčasnej dobe sa na liečbu infekcie HIV, odporúča sa použitie kombinácie inhibítorov HIV, ktorý sa skladá najmenej z troch liekov, ktoré pôsobia na rôznych enzýmov vírusu, blokovanie, respektíve rôzne etapy vírusovej infekcie. Takýto prístup umožňuje významne predĺžiť život pacientov infikovaných HIV - AIDS v Spojených štátoch presunutá z kategórie nevyliečiteľná počtu chronických ochorení. V súčasnej dobe je medzi vedcami nepochybujú skutočnosť, že úspešná liečba rakoviny tiež bude založený na súčasný príjem liekov pôsobiacich na rôzne prvky rakovinových buniek. terapia Multitargetnaya je uskutočniteľné a sľubné to nielen z dôvodu jeho účinnosti v potláčaní nádorov, ale aj možnosti, ako prekonať odpor rakoviny buniek na rôznych liekov, čo je jeden z najdôležitejších úloh protinádorové terapiu.

Vzhľadom k svojim vlastnostiam kmeňových buniek pre niekoľko desiatok rokov je jedným z najmodernejších lekárskych technologických zariadení

Kmeňových buniek - lekár v tele pacienta

Kmeňové bunky - hlavného prúdu progenitorové bunky, ktoré vedú k vzniku všetkých orgánov a tkanív tela. Ich úlohou - obnova poškodených alebo mŕtvych oblastí.

Video: Nová realita, a nie krízu! globálne trendy

Vzhľadom k svojim vlastnostiam kmeňových buniek pre niekoľko desiatok rokov je jedným z najmodernejších lekárskych technologických zariadení. Správajú sa širokú škálu chorôb - lupienky a ischemickú chorobu srdca ku genetickým chorobám a transplantáciách orgánov (pozri príklady v ďalších častiach tohto článku). Nedávne pokroky v bunkovej terapii zahŕňajú vývoj kmeňových spôsobov stimulácie bunky k diferenciácii na určitý typ tkaniva priamo do tela pacienta. Vedci sa naučili, ako stimulovať kostnú dreň (ktorý produkuje normálne predok krvinky), aby uvoľnili ďalšie dva typy kmeňových buniek (ktoré sú schopné znížiť, vrátane chrupavky, kosti a krvné cievy). Vedci predpovedajú najširšie perspektívu jeho metódu: pacient má srdcový infarkt alebo zlomeninu prijatý do nemocnice, dostane liek, ktorý stimuluje jeho kmeňové bunky, po ktorom oni sú sami zapojení do "opravy" poškodených orgánov.

Syntéza gény pre farmaceutický priemysel

Rýchly rast na trhu farmaceutických proteínov, a vývoj rôznych systémov pre expresiu heterológnych génov spôsobil dopyt po lacných a presných metód pre syntézu nukleových kyselín. Vykonané v posledných desiatich rokoch, vývoj prispel k zvýšeniu efektivity protokolu syntézy 5-7 tisíc čas a znížiť náklady o viac ako 50 krát (čím sa zvyšuje presnosť procesu). K dnešnému dňu mnoho biotechnologické spoločnosti poskytujú služby automatickej syntéze génových sekvencií kódujúcich farmaceutické proteíny, prispôsobené pre biotechnologické expresných systémoch. Priemerné náklady syntézy je asi 0,4 dolárov za pár.

Farmakogenetika je jedným z predchodcov osobné (individuálne) medicíny, v ktorom je paradigma "jeden liek pre všetky" nahrádzajú slovami "na pravej lieku pre každého pacienta"

Správne lieky - pre každého pacienta

V popise každého moderného farmakologických činidiel súčasné informácie o jej vedľajších účinkoch a možnej alergickej reakcie. To znamená, že určité genetické metabolické od niektorých počet pacientov neumožňuje správne metabolizovať látky, ktoré tvoria drogy. Napríklad o päťdesiat percent ľudí s astmou nedostanú úľavu od užívania antiastmatiká alebo danú triedu. Farmakogenetika je jedným z predchodcov osobné (individuálne) medicíny, v ktorom je paradigma "jeden liek pre všetky" nahrádzajú slovami "na pravej liek pre každého pacienta." To znamená, že pacienti, v závislosti na ich genetické a epigenetické (nie je určená gény), bude funkcia zoskupené tak, aby lekár bol schopný predpovedať vlastnosti choroby a použiť vhodnú liečbu s minimálnym rizikom a vedľajších účinkov.

Video: El'konin Boris Danilova - "Globálne trendy v oblasti vzdelávania a vývojové vzdelávania"

V najjednoduchšom prípade, jeden gén môže byť zapojený v odpovedi organizmu na lieky. Po určení nežiaduce variantu (alela) môže optimalizovať terapiu pre jednotlivé skupiny pacientov. Zvlášť dôležité sú štúdie na liečbu rakoviny. Antineoplastická liečivá, na jednej strane, majú vysokú toxicitu, na druhej strane - terapiu neúčinný liek môže viesť k tragickým dôsledkom. Preto bude Farmakogenetické štúdie upraviť terapia pre pacientov s "neúspešné" varianty génu zmenou dávkovanie alebo jeho nahradenie.

Predpokladá sa, že väčšina liečiv v interakcii s molekulami bielkovín. Z tohto dôvodu, komplexné štúdie spektra proteínov môže urýchliť vývoj nových diagnostických a terapeutických nástrojov

Proteomiky - kľúč k diagnóze

Proteomiky študujú metabolizmu proteínov v živom tele: ich syntéza a reakcie rozkladu. Často možno vidieť spojenie medzi choroby a zmeny spektra alebo charakteristík proteínov syntetizovaných v tele. Predpokladá sa, že väčšina liečiv v interakcii s molekulami bielkovín. Z tohto dôvodu, komplexné štúdie spektra proteínov môže urýchliť vývoj nových diagnostických a terapeutických činidiel.

Pozoruhodným príkladom je zoznam markerov pre včasnú diagnostiku zhubných nádorov. K dnešnému dňu, v priebehu výskumu v rôznych laboratóriách po celom svete identifikovali rad nových proteínov, ktoré slúžia ako biomarkery rakovinových nádorov rôzneho lokalizácie. Dôležitým aspektom je vývoj zložitých panelov markerov, ktoré umožňujú viac spoľahlivo zisťovať prítomnosť ochorenia. Okrem zhubných nádorov aktívne študoval biomarkery kardiovaskulárne, pľúcne, gastrointestinálne a mnoho ďalších chorôb.

Yuri Shelud'ko