Медицинская биотехнология текст

Медицинская биотехнология

Главная цель применения биотехнологии - более полное использование потенциала живых организмов в интересах хозяйственной деятельности человека.

Биотехнология начала развиваться с пищевой отрасли (эмпирический этап – пивоварение, уксус, хлеб, сыр), второй этап начался с открытия Луи Пастером Спиртового брожения сахара, в этот же период Флеминг выделил первый антибиотик пенициллин (1940г) и изменил вектор развития в сторону медицины. Современный этап начался с получения группой ученых под руководством Берга рекомбинантной ДНК.

В настоящее время суперсовременная биотехнология, ориентированная преимущественно на медицину: более 70% всех исследований и практических результатов связано с получением фармацевтических и биомедицинских препаратов.

- дисциплина, направленная на создание новых биологических объектов и их продуктов, способных вызывать определенный диагностический, лечебный или профилактический эффект при применении в медицинской практике.

Медицинские биотехнологии, использующие живые системы и их продукты, принципиально меняют подход к разработке лекарственных средств и увеличивают шансы победить или вообще предотвратить трудноизлечимые заболевания.

1928 г: Александр Флеминг обнаружил, что некоторые плесневые грибы могут остановить размножение бактерий, что привело к открытию первого антибиотика: пенициллина.

1953: Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик описали структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты, названной для краткости ДНК.

Открытие двуспиральной структуры произошло после того, как Морис Уилкинс тайно показал Уотсону и Крику рентгеновский снимок молекулы ДНК, сделанный его сотрудницей Розалинд Франклин. На этом снимке они четко узнали признаки спирали и направились в лабораторию, чтобы проверить все на объемной модели. Франклин получила эту фотографию потратив сотню часов на рентгеноструктурный анализ. До премии, которую получили Уилкинс, Уотсон и Крик, Розалинд не дожила. Она скончалась от рака в 1958 году.

1972: Пол Берг получил рекомбинантную ДНК (собранную из частей, принадлежащих разным организмам).

1978: Первая беременность после оплодотворения в пробирке.

Основателями экстракорпорального оплодотворения считаются Роберт Эдвардс и Патрик Стептоу. В результате первой операции по ЭКО 1978 г. в семье Браунов появился долгожданный ребенок – дочь Луиза. До этого мать в течение 9 лет безуспешно лечилась от бесплодия.

1978: Благодаря биотехнологии стал производиться недорогой инсулин.

Первый генно-инженерный человеческий инсулин получен в 1978 году Артуром Риггсом и Кэйити с помощью технологии рекомбинантной ДНК, ими же налажены первые коммерческие препараты такого инсулина. Рекомбинантный инсулин производят пекарские дрожжи и кишечная палочка.

1. Стеклянная емкость с высушенным образцом плесени, приготовленным первооткрывателем пенициллина Александром Флемингом, была продана на лондонском аукционе за 14к долларов

2. Крестообразное расположение дифракционных пятен служило прямым указанием на структуру в виде спирали. Дальнейший анализ данных позволил Франклин сделать вывод, что спираль ДНК состоит из двух нитей, в которой фосфатные группы располагаются снаружи, а основания внутри спирали.

4. Клонирование может быть также использовано для восстановления вымерших животных. Так, в 2003 году было объявлено о клонировании одного из подвидов пиренейского козла, уже вымерших в неволе и в природе, однако клон умер спустя всего несколько минут после рождения. (Насколько я помню поскольку для создания клона берется материал взрослой особи он будет жит ровно столько, сколько жил его «родитель», но это неточно)

Биообъект-это продуцент, биосинтезирующий нужный продукт, либо катализатор, фермент, который катализирует присущую ему реакцию.

Для реализации биотехнологических процессов важными параметрами биообъектов являются: чистота, скорость размножения клеток и вирусных частиц, активность и стабильность биомолекул или биосистем.

На практике используют либо природные организованные частицы (фаги, вирусы) и клетки с естественной генетической информацией, либо клетки с искусственно заданной генетической информацией, то есть в любом случае используют клетки, будь то микроорганизм, растение, животное или человек.

1) Макромолекулы

- ферменты всех классов;

-ДНК и РНК – в изолированном виде, в составе чужеродных клеток.

2) Микроорганизмы

- вирусы (с ослабленной патогенностью используются для получения вакцин);

-клетки прокариоты и эукариоты –продуценты: аминокислот, азотистых оснований, моно- и дисахаров, ферментов для заместительной терапии и т.д.);

- нормофлоры – биомасса отдельных видов микроорганизмов применяемые для профилактики и лечения дисбактериозов;

-возбудители инфекционных заболеваний – источники антигенов для производства вакцин;

3) Макроорганизмы

- высшие растения;

-животные - млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии, да кто угодно, даже человек;

-трансгенные организмы.

Клеточная терапия — основана на использовании стволовых клеток или их продуктов.

Генетическая диагностика —позволяет определить наличие наследственных заболеваний, вероятность их носительства; определять предрасположенность к некоторым заболеваниям; осуществлять генетически обоснованный выбор средств лекарственной терапии.

Генная терапия —использует методы генной инженерии в медицинской практике.

Биоинформатика — позволяет изучать биологические процессы.

Биоинженерия —направлена на изменение, усовершенствование и создание новых биообъектов в целях медицинского применения.

• Применение природного пенициллина повлияло на снижение заболеваемости и смертности, но поставило ряд новых проблем, которые удалось решить с помощью биотехнологии. Во-первых, успешное применение пенициллина вызвало большую потребность в этом лекарственном препарате. Во-вторых, возникла потребность в антибиотике с более широким спектром действия. В-третьих, антибиотик вызывал аллергические реакции. В-четвертых, пенициллин нестабилен в кислой среде желудка и его нельзя назначать для приема внутрь.

• С первых опытов инсулин выделяли из поджелудочной железы животных (коров и свиней). Инсулин животных немного отличается от инсулина человека. Впоследствии благодаря генной инженерии был получен человеческий инсулин. Инсулин человека, оказался первым “генно-инженерным” белком, испытанным на людях.

• Интерфероны – это группа белков, открытых в ходе изучения веществ, вырабатываемых клетками, зараженными вирусами. Они индуцируют противовирусные реакции в других клетках. Кроме того, интерфероны обладают двумя важными свойствами: являются противоопухолевым средством и модулируют иммунную систему.

• Ферменты имеют огромное значение для медицины. Ключевую роль занимают иммобилизованными ферментами -ферменты, искусственно связанные с нерастворимым носителем, но сохраняющие свои каталитические свойства. Они долговечны и в тысячи и десятки тысяч раз стабильнее. Их применяют для предотвращения образования тромбов в кровеносной системе, борьбе с опухолями, лечения ран, язв, ожогов.

• Разработка метода радиоиммунологического анализа оказало глубочайшее влияние на многие области клинической медицины и науку вообще. Особенно ярко достоинства метода проявились в эндокринологии, так как концентрация гормонов обычно невелика, а определение их при помощи биологических методов анализа – долгая, а иногда неосуществимая процедура. Известны несколько специфических опухолевых маркеров, которые с успехом используются в диагностике, прогнозировании и выявлении распространения опухолей. Некоторые из них обнаруживаются в крови, а другие находят в препаратах опухолей.

Согласно стратегии развития медицинской науки в РФ на период до 2025 года сейчас идет стадия «биологизации», когда молекулярная и клеточная биология, а также тканевая инженерия предлагают использовать продукты на основе выращенных вне организма или модифицированных клеток человека. А это означает, что медицина добралась до восстановления жизненно важных тканей и органов: сердечной мышцы, печени, нервных клеток и др.

Проблемы отрасли можно условно разделить на 3 группы:

1. Реакция общества

Сейчас возникают споры о генной медицине, о клонировании организмов, об этических вопросах исследования стволовых клеток. На повестке дня – «биопринтер», при помощи которого признается возможным выращивание органов для трансплантации. На исследования в этом направлении направляются огромные средства. Одновременно возникают опасения: вдруг возникнет тенденция выращивания клонов в качестве «идеальных доноров»?

Фантастические успехи от применения стволовых клеток для лечения и омоложения – и их перерождение в злокачественные опухоли; рождение клонированных животных – и их ранняя смерть, слабое здоровье.

Действительно ли продолжительность жизни перешагнет 100-летний рубеж и люди будут оставаться молодыми?

Действительно ли ДНК будет объектом изучения работодателями и будут ли выбирать руководителей на характеристике его ДНК?

Не смогут ли воспользоваться международные террористические организации использовать опыт клонирования человека для создания армий агрессивных клонов с пониженным интеллектом?

2. Недостаточная изученность последствий от генетического манипулирования

3. Сложность с определением допустимого вмешательства человека в биологические процессы.