Биотехнология в медицине: новая революция

Вместо того чтобы просто проводить клинические испытания, ученые сейчас уже изучают общие механизмы закономерности возникновения заболеваний.

Значение биологии для медицины: переоценить невозможно

С помощью биологического моделирования можно разрабатывать и изучать действие новых субстанций. Более 400 фармацевтических компаний по всему миру ведут исследования и разработку продуктов генной инженерии, с каждым годом количество этих продуктов растет, и по прогнозам, в течение нескольких следующих лет рынок будет насыщаться такими лекарствами.

Многие исследователи верят в то, что влияние генетики на медицину сможет совершить революцию в понимании здоровья человека; для этого есть все основания — медицинская генетика развивается семимильными шагами.

Прогнозы таковы:

  1. в 2010 году на рынке уже были доступны генетические тесты для 25 наиболее распространенных генетических заболеваний,
  2. к 2020 году, по мнению экспертов, новые лекарства, полученные с помощью знаний фармакогеномики, будут обычным практикой в лечении диабета и артериальной гипертензии,
  3. к 2040 году (по самым скромным подсчетам) наступит эра персонализированной медицины.

Что такое биотехнология и ее роль

Биотехнологическая революция в здравоохранении и медицине началась с освоения технологии рекомбинантной ДНК (генетическая инженерия). Произошло это в начале 70-ых годов прошлого века и позволило ученым переносить генетический материал от одного организма к другому, минуя процесс полового размножения.

Успех технологии рекомбинантных ДНК (рДНК) принесло использование бактериальных ферментов, таких как:

  • рестрикционные эндонуклеазы (рестриктазы), которые разрезают молекулы ДНК в определенных местах;
  • ДНК-лигазы, которые соединяют концы молекул ДНК;
  • ДНК-полимеразы, которые участвуют в репликации ДНК.

Каким бы не было применение этой технологии, конечным итогом процедуры всегда является стабильная и наследуемая экспрессия какого-либо нового признака. Применяется рДНК для модификации различных организмов, но основные этапы работы схожи. Помимо плазмид также используются другие типы векторов — бактериофаги, ретровирусы и космиды.

Создание рДНК

Значение биологии для медицины: создание рДНК

Для создания молекулы рДНК, необходимо:

  1. изолировать ДНК из клетки-донора (будь то животная клетка или клетка растения),
  2. обработать выделенную ДНК и плазмиду (молекулу-вектор) одними и теми же рестриктазами и смешать их вместе. «Липкие концы» донорской ДНК образуют водородные связи с липкими концами плазмиды, затем происходит «сшивание» рекомбинантной молекулы с помощью лигаз.
  3. Модифицированная плазмида переносится в бактерию, которая потом увеличивает копий той генетической информации, которую мы внесли в плазмиду.

Успехи в повышении значения биологии для медицины, в сфере создания рекомбинантных биомолекул углубили наши фундаментальные знания о молекулярной основе заболеваний человека и это послужило первопричиной создания новой прикладной науки — молекулярной медицины. Stanley Cohen и Herbert Boyer в своих работах в 1973 году заложили плацдарм для дальнейшего развития биотехнологии.

Что такое биотехнология?

Биотехнологию часто сравнивают с разгорающейся звездой, ведь в будущем она сможет открыть человечеству множество возможностей. Человеческий геном уже был секвенирован и сейчас задача состоит в том, чтобы понять, каким образом функционирует это огромное множество генов, а также как эти знания можно использовать в фармакологии и клинической практике.

Успехи в области «-омики» (геномики, транскриптомики, протеомики и метаболомики) уже сейчас меняют наш подход к разработке новых лекарственных средств, потому что это приносит реальную экономическую и практическую пользу.

Подход к генной терапии также предстоит пересмотреть. Биоинформатика и протеомика — относительно молодые науки, но уже сейчас на них возлагаются надежды в разрешении вопроса понимания каким образом бактериальный протеом приспосабливается к изменяющимся условиям окружающей среды. Это сделает прорыв в фармакогеномике и приблизит к воплощению концепцию персонализированной медицины.

Применение биотехнологииНовые классы лекарственных препаратов расширят спектр терапевтического вмешательства за пределы простого изменения функции рецептором и совместно с применением стволовых клеток для лечения позволят производить более точные вмешательства.

Такие высокоэффективные технологии как ДНК-микрочипы, уже сейчас наглядно демонстрируют, что такое биотехнология, позволяют проводить одновременно генетический анализ сотен генов и находят применение в диагностике, прогнозировании течения заболевания, а также лекарственной терапии.

Протеомика, молекулярная биология и нанотехнологии поднимают значение биологии для медицины на новую высоту, приближают победу над заболеваниями центральной системы, а также злокачественными новообразованиями крови. Эти достижения уже сейчас позволяют сдвигать рамки ожидаемой продолжительности жизни в развитых странах. Этому способствуют исследования в сфере трансплантологии и молекулярной нанотехнологии.

Успехи биотехнологии в области создания более эффективных вакцин трудно переоценить, более того это послужило толчком для дальнейших исследований в области микробиологии. Вакцины нового поколения, в частности рекомбинантные вакцины, менее реактогенны чем традиционные, но пока к сожалению от этого страдает иммуногенность, поэтому необходимо разработка новых, более эффективных адъювантов.

Значение биологии для медицины и биотехнологии день ото дня растет благодаря поддержке частных биотехнологических компаний и ученых с мировым именем. Но уже сейчас становится очевидно, что это явление не временно и значительно ускоряет прогресс не только в областях понимания фундаментальных основ существования биологических объектов, но и в ориентированных на прикладное применение областях, таких как медицина.

Наши авторы
Татьяна Егорова
Кардиолог
Все авторы
Ad banner