Глобални тенденции в биотехнологичните

Бързото развитие на съвременната биотехнология се предлага в няколко ключови области, всяка от които вече е постигнал обещаващи резултати.

Регенеративната медицина: от изкуствена кожа с лепенки за сърцето

Ярък пример на биотехнологията е да се намери биомаркери за ранна диагностика на злокачествени тумори

Разработване на технологии за регенеративна медицина е един от най-неотложните проблеми на съвременната наука. трансплантация операция донорството съществува риск от отхвърляне, както и броят на пациентите, нуждаещи се от такова лечение, винаги е значително надвишава капацитета на клиники. Първият е да се отбележи, създаването на различните заместители на кожата, които се използват в клиниката за лечение на изгаряния или хронични увреждания на кожата. Напредъкът в тази област позволяват да използвате присаждане на кожа, съдържащи генетично модифицирани клетки. Това дава възможност за премахване на генетични дефекти, да се подобри тяхното присаждане и дори създаде система за синтеза на хормони, необходими за организма.

Изкуствени съдове, създадени от собствените клетки на васкуларния епител и впоследствие срутване в тялото на синтетични субстрати, които вече са започнали да се използват в клиничната практика. Тяхно основно предимство е, че след като изкуствен разграждането на субстрата, тялото замества собствените си здрави клетки. Подобни подходи се използват също в миокардна тъкан биоинженерни.

Лекарствата от природни източници

Способността на живите организми да синтезира биологично активни стереоизомери често ги прави необходимо и единственият източник на органични молекули. Експерти са изчислили, че в САЩ около 50% от лекарствата, използвани за химиотерапия са производни на компоненти от растителни екстракти. В повечето случаи, биологично активни вещества синтезирани от растения са вторични метаболити - нискомолекулни съединения, които осигуряват защита на растенията срещу вредители и патогени. Въпреки че има повече от 50 характеризиращ tysyach вторични метаболити, това представлява само около десет процента от капацитета биосинтез на растенията. Освен растението биологично активни вещества синтезирани и събрани в бактерии, гъбички, морските организми, насекоми и дори земноводните. Съвременните програми за научни изследвания за откриване на лекарства включват едновременно автоматизирано тестване на набор екстракти за наличието на голямо разнообразие от биологични дейности. По този начин беше установено силно антитуморно съединение: таксол от кората на тисово дърво.

Видео: В Астана са представени най-добрите световни стандарти за селскостопански технологии и биотехнологиите

Често, нивото на ценно вещество в растението е изключително ниска и химичен синтез - прекалено сложно. Например, за да се отговори на годишните нужди на пазара на таксол ще трябва да се извлече кората на няколко стотици хиляди дървета! В този случай, изследователите първоначално установяване пътека биосинтетични ензими молекули в клетката, след това се изолира (клониран) гените, кодиращи съответните ензими и ги оптимизират. Накрая, полученият ген се въвежда в подходяща биологична система за производство на ценно вещество. Ярък пример за това развитие е придобиването на антималарични артемисинин в мая терпен.

Антитела доставят лекарството директно в тумора

Доставка на лекарство директно в тумора позволява да се подобри ефекта на лекарството и да се сведе до минимум нежелани странични ефекти върху други тъкани и органи

Доставка на лекарство директно в тумора позволява да се подобри ефекта на лекарството и да се сведе до минимум нежелани странични ефекти върху други тъкани и органи. Обикновено се използва за тази цел, моноклонални антитела или фрагменти от тях, специфични за различните видове тумори. В момента на пазара има няколко типа антитела, кондензирани (конюгирани) с различни лекарства: цитотоксични съединения, токсини (особено гъбичен произход) или радиоизотопи. Предимството на последния се доставя радионуклиди, че дори могат да унищожат туморни клетки, съдържащи по повърхността малко анкери антигени. От друга страна, този тип конюгати имат по-висок риск от увреждане на здрави тъкани. Фотодинамичната терапия - метод за лечение на тумори, позволявайки унищожи заболялата тъкан, без да вредят на здрави. Под влиянието на светлина преди нереактивен лекарствено вещество се активира и разрушава околната тъкан.

Сред последните развития в тази област следва да се отбележи, фототоксична система за доставяне на протеин на тумор, използвайки антитяло фрагменти. Като светлочувствителен агент, изследователите използват червен флуоресцентен протеин «KillerRed» - «Червената Killer". Транспорт част от структурата отговорен за доставката на "Red убиец" на целевата - злокачествено заболяване клетка е протеинов фрагмент на антитяло 4D5, е широко използван в редица клинични имунотерапия на тумори.

Лечение на генетични заболявания

Към днешна дата, генетична терапия е бързо развиваща се област на биотехнологиите и се разглежда като потенциално универсален подход за лечение на широк спектър от условия: наследи, рак и дори инфекциозни.

Векторни системи, базирани на вирусния геном елементи, предназначени за лечение на рак, което позволява убиец ген прилага директно в тумора, което води само по себе си започва да произвежда цитотоксични протеини

Различни носители се използват за доставяне на генетичен материал в човешки клетки, и нейното интегриране в генома, например, изкуствени липозомни наночастици или катионна емулсия. За лечението на рак, разработен вектор система, основана на генома на вируса елементи, които позволяват да се въведе убиец ген директно в тумора, което води само по себе си започва да произвежда цитотоксични протеини.

В ноемврийския брой на «Наука» списание, бе съобщено, успешното използване на генна терапия за лечение на адренолевкодистрофия (фатално невродегенеративно заболяване). Дефектен ген в костния мозък стволови клетки от пациенти се замества с нормално копие, след което клетките се връщат в тялото. За тази цел ние разработихме нов вектор за прехвърляне на генетичен материал в човешките клетки и неговото включване. Учените са "обезоръжени" от човешкия имунодефицитен вирус, премахване на всички гени, оставяйки само обвивка, може да проникне в клетката. В него се поставя ДНК, съдържаща правилното генна последователност и помогне да се интегрира в хромозомата. Учените считат, че те създават HIV базирани векторни частици, може да служи като универсален носител на различни гени.

Декодирането на генома в един ден

програми за научни изследвания на генома Modern са стимулирали развитието на бързи, точни и ефективни методи за анализ на нуклеинови киселини - секвениране

програми за научни изследвания на генома Modern са стимулирали развитието на бързи, точни и ефективни методи за анализ на нуклеинови киселини - секвениране. Целта на този анализ е да се получи информация за местоположението на последователност от всяка от четирите вида нуклеобази в дълъг ДНК молекула. Тази последователност е от своя страна определя последователността на аминокиселини в молекулата на протеин, кодиран от ДНК в тази част, и следователно свойствата на ензима.

Секвениране техника първоначално приема комплекс химична модификация на ДНК, използвайки радиоактивни етикети. Съвременните методи за секвениране, използвайки полимеразна верижна реакция, и радиоактивни етикети са заместени с флуоресцентен. Автоматизирани секвенсери могат едновременно да анализира стотици проби от ДНК и да изпълнява 24 анализи на ден. Електрофореза гелове не преминават, и в свръхтънки капиляри, които могат значително да се увеличи скоростта и чувствителността на анализа.

Една алтернатива на този метод е наскоро разработен метод на "секвениране чрез синтез" или пиросеквениране. По време на присъединяването една от четирите възможни нуклеотидите на нарастващата верига на ДНК (комплементарна на главната верига) специално ензима луцифераза твърди светлинен сигнал. Ако знаете точно кои нуклеотиди присъстват в разтвор по време на сигнала, че е възможно да се определи последователността на тяхното присъединяване. В резултат, изследователите могат да открият връзка на 25 милиона бази с 99% точност в продължение на четири часа.

Напредъкът в разбирането на кои гени и техните кодирани протеини са отговорни за заболяването ще позволят да изберете диапазон на лекарства е много по-ефективно да се справят със специфичната заболяването, отколкото отделните лекарства

Видео: [Otus] Виктория Корен - Otus Лятно училище - 2016

Лечението на тежко заболяване - атака на няколко цели

Стратегията на модерен лечение на най-сериозните болести включва едновременното влияние върху няколко цели - молекулярни етапи на развитие на патологичния процес. Напредъкът в разбирането на кои гени и техните кодирани протеини са отговорни за заболяването ще позволи да изберете диапазон на лекарства е много по-ефективно да се справят със специфичната заболяването, отколкото отделните продукти.

Най-ярък пример за лечение на специфична болест по подобен начин - за лечение на ХИВ инфекция. Понастоящем лечението на ХИВ инфекция се препоръчва да се използва комбинация от инхибитори на ХИВ, състояща се от най-малко три средства, действащи на различни ензими на вируса, съответно блокиране на различни етапи от вирусна инфекция. Такъв подход дава възможност да се разшири значително живота на ХИВ-позитивни пациенти - СПИН в САЩ се премества от категорията на нелечимо в броя на хроничните заболявания. В момента сред учените не се съмнявам, че успешното лечение на рак, също ще се основава на едновременното получаване на средства, действащи на различни елементи на раковите клетки. терапия Multitargetnaya е възможно и обещаващ не само заради неговата ефективност в потискането на тумора, но също така възможностите за преодоляване на резистентност рак клетка към различни лекарства, което е един от най-важните задачи на противоракова терапия.

Благодарение на своите характеристики на стволови клетки в продължение на няколко десетилетия, е един от най-модерните медицински технологии съоръжения

Стволови клетки - лекар в рамките на пациента

Стволовите клетки - масово прогениторни клетки, които водят до всички органи и тъкани на тялото. Тяхната задача - възстановяване на повредени или мъртви зони.

Видео: Новата реалност, а не на криза! глобалните тенденции

Благодарение на своите характеристики на стволови клетки в продължение на няколко десетилетия, е един от най-модерните медицински технологии съоръженията. Те лечение на широк спектър от заболявания - псориазис и коронарна болест на сърцето на генетични болести и трансплантация на органи (виж примери в други раздели на тази статия). Последните постижения в клетъчната терапия включват развитието на стволови методи клетъчна стимулация да се диференцират в определен тип тъкан директно в тялото на пациента. Изследователите са научени как да се стимулира костния мозък (който произвежда нормални стволови кръвни клетки) за освобождаване на две други видове стволови клетки (способни да намалят, включително хрущял, кост, и кръвоносните съдове). Учените прогнозират най-широката перспектива на неговия метод: пациентът е с остър миокарден инфаркт или фрактура приета в болница, той се дава лекарство, което стимулира своите стволови клетки, след което те самите са ангажирани в "ремонт" повредени органи.

Синтез гени за фармацевтичната промишленост

Бърз растеж на пазара на фармацевтични протеини, и развитието на различни системи за хетероложна генна експресия предизвика търсенето на евтини и точни методи за синтез на нуклеинова киселина. Проведено през последното десетилетие, развитие помогна да се повиши ефективността на протокола за синтез 5-7000 време и намаляване на разходите с повече от 50 пъти (по този начин се увеличава точността на процеса). Към днешна дата много биотехнологични фирми предлагат услуги за автоматични синтез генни последователности, кодиращи фармацевтични протеини, адаптирани за експресионни системи биотехнологични. Средната цена на синтеза е около 0,4 долара за чифт.

Фармакогенетика е един от предшествениците на личен (индивидуално) медицина, в която парадигмата на "едно лекарство за всички" се заменя с "правилното лекарство за всеки пациент"

Правилното лекарства - за всеки пациент

В описанието на всеки модерен фармакологични средства настоящото информация за неговите странични ефекти и възможни алергични реакции. Това означава, че специално генетичен метаболитни от някои броят на пациентите не им позволява правилно да метаболизира вещества, които правят лекарството. Така например, около петдесет процента от хората с астма не получите облекчение от използването на лекарства за астма или този клас. Фармакогенетика е един от предшествениците на личен (индивидуално) медицина, в която парадигмата на "едно лекарство за всички" се заменя с "правилното лекарство за всеки пациент." Това означава, че пациентите, в зависимост от тяхната генетична и епигенетични (не определя от гените) характеристики ще бъдат групирани, така че лекарят е в състояние да предскаже особеностите на заболяването и да се приложи подходящо лечение с минимален риск и странични ефекти.

Видео: El'konin Борис Danilovich - "Глобални тенденции в образованието и обучението в развитието"

В най-простия случай, един ген може да участва в реакция на организма към лечението. След като се идентифицират нежелан вариант (алел) може да се оптимизира терапия за съответните групи пациенти. Особено важни са изследвания за лечение на рак. Антинеопластични лекарства, от една страна, имат висока токсичност, от друга - терапия неефективно лекарство може да доведе до трагични последици. Следователно, фармакогенетични изследвания ще приспособят терапия за пациенти с "неуспешен" вариант на ген чрез промяна на дозата или замяната му.

Смята се, че по-голямата част от лекарства взаимодействат с протеинови молекули. Ето защо, всеобхватно проучване на спектъра на протеини може да ускори разработването на нови диагностични и терапевтични средства

Протеомика - ключ към диагнозата

Протеомиката изучаване протеин метаболизъм в живия организъм: Синтез тяхната реакция и разлагане. Често можете да видите връзката между болестта и промяната на спектъра или характеристиките на протеини, синтезирани от организма. Смята се, че по-голямата част от лекарства взаимодействат с протеинови молекули. Следователно, задълбочено проучване на спектъра на протеини може да ускори развитието на нови диагностични и терапевтични агенти.

Отличителна например списъка на биомаркери за ранна диагностика на злокачествени тумори. Към днешна дата, в хода на изследванията в различни лаборатории по света са идентифицирани редица нови протеини, които служат като биомаркери на ракови тумори на различна локализация. Важен аспект е развитието на сложни панели на биомаркери, които позволяват по-надеждно откриване на наличието на болестта. В допълнение към злокачествени тумори активно проучен биомаркери на сърдечно-съдови, белодробни, стомашно-чревни и много други заболявания.

Юрий Shelud'ko