- Ejempos d'aplicacions de la biologia en la medicina
- Teràpia selectiva per a l'asma
- Selectivitat i medicaments antiinflamatoris
- Mètodes alternatius a l'administració de medicaments
- Hidrogels proteics per millorar l'eficàcia de la teràpia d'injecció de cèl·lules mares
- El zinc per atacar les cèl·lules productores d'insulina
- NGAL com a predictor de lesions renals agudes
- Vitamina D, inhibidor de creixement de l'Mycobacterium tuberculosi
- referències
Les aplicacions de la biologia en la medicina són totes aquelles eines pràctiques que ofereix la biomedicina en els diagnòstics de laboratori, en l'atenció mèdica i en qualsevol altra àrea referent a la salut.
La biologia mèdica ofereix una àmplia gamma d'enfocaments tecnològics i científics, que poguessin abastar des del diagnòstic in vitro fins a una teràpia gènica. Aquesta disciplina de la biologia aplica la varietat de principis que regeixen les ciències naturals en la pràctica mèdica.
Mycobacterium tuberculosis. Font: NIAID on Flickr., Via Wikimedia Commons
Per això, els especialistes realitzen investigacions dels diferents processos fisiopatològics, tenint en compte des de les interaccions moleculars fins al funcionament integral de l'organisme.
Així, la biomedicina ofereix alternatives noves pel que fa a la creació de fàrmacs, amb nivells tòxics menors. De la mateixa manera contribueix a la diagnosi d'hora de les malalties i al seu tractament.
Ejempos d'aplicacions de la biologia en la medicina
Teràpia selectiva per a l'asma
Anteriorment es pensava que el SRS-A (substància de reacció lenta de l'anafilaxi) exercia un paper important en l'asma, afecció que tant afecta els humans.
Investigacions posteriors van determinar que aquesta substància és una barreja entre el leucotriè C4 (LTC4), leucotriè E4 (LTE4) i leucotriè D4 (LTD4). Aquests resultats van obrir les portes a nous tractaments selectius per a l'asma.
Els treballs van ser orientats a identificar una molècula que bloquegés concretament l'acció de l'LTD4 en els pulmons, evitant així l'estrenyiment de les vies respiratòries.
Com a resultat, es van elaborar fàrmacs que contenen modificadors de leucotriens, per tal que aquests siguin utilitzats en les teràpies de l'asma.
Selectivitat i medicaments antiinflamatoris
Els antiinflamatoris no esteroides (AINE) han estat utilitzats per molt de temps en el tractament de les artritis. La raó principal és la seva alta efectivitat bloquejant els efectes de l'àcid araquidònic, localitzat en l'enzim ciclooxigenasa (COX).
No obstant això, quan s'inhibeix l'efecte de l'COX, impedeix també la seva funció com a protector gastrointestinal. Estudis recents assenyalen que la ciclooxigenasa està formada per una família d'enzims, on 2 dels seus membres tenen característiques molt semblants: el CO-1 i el COX-2.
La COX-1 té efecte gastroprotector, a l'inhibir aquest enzim es perd la protecció de l'tracte intestinal. El requeriment fonamental de el nou fàrmac estaria orientat a inhibir selectivament a l'COX-2, per aconseguir la permanència de les dues funcions: protectora i antiinflamatòria.
Els especialistes van aconseguir aïllar una molècula que ataca selectivament a l'COX-2, de manera que el nou medicament ofereix ambdós beneficis; un antiinflamatori que no causa lesions a nivell gastrointestinal.
Mètodes alternatius a l'administració de medicaments
Els mètodes tradicionals en l'administració de pastilles, xarops o injeccions requereixen que el producte químic entri a el torrent sanguini, perquè sigui dispersat per tot el cos.
El problema es presenta quan es produeixen efectes secundaris en teixits o òrgans als quals no estava destinat el fàrmac, amb l'agreujant que aquests símptomes poguessin aparèixer abans que s'aconsegueixi el nivell terapèutic desitjat.
En el cas de el tractament tradicional d'un tumor al cervell, el medicament ha de tenir una concentració molt més alta del que és habitual, a causa de les barreres hematoencefálicas. Com a conseqüència d'aquestes dosis, els efectes secundaris podrien ser altament tòxics.
Per assolir millors resultats, els científics han desenvolupat un biomaterial que consisteix en un dispositiu polimétrico. Aquest és biocompatible i es dissol alliberant lentament el fàrmac. En el cas de la tumoració cerebral, el tumor és extret i se li s'insereixen discos polimèrics que estan formats per un fàrmac de tipus quimioterapèutic.
Així, la dosificació serà justament la requerida i serà alliberada en l'òrgan afectat, disminuint considerablement els possibles efectes col·laterals en altres sistemes de l'organisme.
Hidrogels proteics per millorar l'eficàcia de la teràpia d'injecció de cèl·lules mares
En la teràpia basada en cèl·lules mares, és important que la quantitat subministrada a l'pacient sigui l'clínicament adequada. A més, cal que es mantingui la seva viabilitat in situ.
La manera menys invasiva de subministrar les cèl·lules mares és la injecció directa. No obstant això, aquesta opció ofereix només el 5% de viabilitat cel·lular.
Amb la finalitat de satisfer les necessitats clíniques, els especialistes han desenvolupat un sistema d'aprimament i autocuració que comprèn dues proteïnes que s'autoensamblen en hidrogels.
Quan aquest sistema de hidrogels és administrat, conjuntament amb les cèl·lules terapèutiques, s'espera que millori la viabilitat cel·lular en aquells llocs on hi ha isquèmia tissular.
També s'utilitza en el cas d'una malaltia arterial perifèrica, on és prioritat mantenir la viabilitat de les cèl·lules que permeten el flux sanguini a les extremitats inferiors
El zinc per atacar les cèl·lules productores d'insulina
La injecció d'insulina actua controlant els símptomes de la diabetis. Els investigadors plantegen actuar directament sobre les cèl·lules beta de pàncrees que generen la insulina. La clau podria ser l'afinitat d'aquestes cèl·lules pel zinc.
Les cèl·lules beta acumulen zinc al voltant de 1.000 vegades més que la resta de les cèl·lules que formen els teixits circumdants. Aquesta característica és aprofitada per a poder identificar-les i aplicar selectivament medicaments que promoguin la seva regeneració.
Per això, els investigadors van unir un agent quelant de zinc a un fàrmac que regenera les cèl·lules beta. El resultat indica que el medicament també es fixava en les cèl·lules betes, provocant la seva multiplicació.
En una prova realitzades en rates, les cèl·lules betes es van regenerar al voltant d'un 250% més que altres cèl·lules.
NGAL com a predictor de lesions renals agudes
La lipocalina associada amb la gelatinasa de neutròfils, coneguda amb les sigles NGAL, és una proteïna utilitzada com a biomarcador. La seva funció és detectar una lesió renal aguda en individus amb cèl·lules falciformes. En aquest tipus de pacients, el mesurament sèrica possiblement va pronosticar l'aparició de la malaltia.
Els trastorns renals, com l'augment de la creatinina i la urea, són una de les complicacions de la malaltia de cèl·lules falciformes. Les investigacions associen el NGAL amb nefropatia en aquells pacients que tenen diabetis tipus 2.
Això converteix el NGAL en una eina sensible i important en l'àmbit clínic, a causa del seu baix cost, al seu fàcil accés ia la seva disponibilitat.
A més, és un biomarcador sensible que contribueix amb la primerenca detecció, amb un rang molt ampli per a l'avaluació rutinària, durant el maneig de la malaltia de cèl·lules falciformes.
Vitamina D, inhibidor de creixement de l'Mycobacterium tuberculosi
La tuberculosi és principalment una malaltia pulmonar associada a Mycobacterium tuberculosi. L'avanç de la malaltia dependrà de la resposta de el sistema immunològic, l'eficàcia està afectada per factors externs i interns, com la genètica.
Dins dels factors externs es troben l'estat fisiològic i nutricional de l'pacient. Els estudis indiquen que la deficiència de la vitamina D pogués estar relacionada de manera directa amb el deteriorament en la regulació de el sistema immunològic.
D'aquesta manera, es veurien afectades les accions immunomoduladores de l'esmentat sistema sobre M. tuberculosi. L'augment de la possibilitat de contreure tuberculosi pogués estar relacionat amb un baix nivell de vitamina D.
La rellevància clínica assenyala que la teràpia antituberculosa induïda per la vitamina D3 podria actuar com un complement de el tractament de la tuberculosi
referències
- Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Serum Levels of Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin (NGAL) es Predictor of Acute Kidney Injury in Sickle Cell Subjects. J Biomedical. Recuperat de jbiomeds.com
- Campbell, A K. (1988) chemiluminescence. Principles and applications in biology and medicine. ETDE web. Recuperat de osti.gov.
- Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Applications of developmental biology to medicine and animal agriculture. Recuperat de ncbi.nlm.nih.go
- Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Protein-Engineered Hydrogels for Improved Efficacy of Stem Cell-Based Injection Therapy in a Murine Model for Peripheral Arterial Disease Stanford university. Recuperat de chemh.stanford.edu.
- Nathan Collins (2018).Researchers faci servir zinc to target insulin-producing cells with regenerative drug. Stanford university. Recuperat de chemh.stanford.edu.
- National Center for Biotechnology Information (NCBI) (2003). Beyond the Molecular Frontier: Challenges for Chemistry and Chemical Engineering. Pres de: ncbi.nlm.nih.gov
- Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitamin D-An Immune Modulator and Growth Inhibitor of Mycobacterium Tuberculosi H37Rv. Journal of Molecular Biology and Biothecnology. Recuperat de imedpub.com.