7 TOEPASSINGEN VAN BIOLOGIE IN DE GENEESKUNDE - BIOLOGIE - 2026

De toepassingen van biologie in de geneeskunde zijn al die praktische hulpmiddelen die de biogeneeskunde biedt in laboratoriumdiagnostiek, in de medische zorg en op elk ander gebied dat verband houdt met gezondheid.

Medische biologie biedt een breed scala aan technologische en wetenschappelijke benaderingen, die kunnen variëren van in-vitrodiagnostiek tot gentherapie. Deze discipline van de biologie past de verscheidenheid aan principes toe die de natuurwetenschappen in de medische praktijk beheersen.

Mycobacterium tuberculosis. Bron: NIAID op Flickr. , via Wikimedia Commons

Hiervoor voeren de specialisten onderzoek uit naar de verschillende pathofysiologische processen, rekening houdend met de moleculaire interacties tot de integrale werking van het organisme.

Biogeneeskunde biedt dus nieuwe alternatieven met betrekking tot het maken van geneesmiddelen, met lagere toxische niveaus. Het draagt ​​ook bij aan de vroege diagnose van ziekten en de behandeling ervan.

Voorbeelden van toepassingen van biologie in de geneeskunde

Selectieve therapie voor astma

Van SRS-A (langzaam reagerende stof van anafylaxie) werd eerder gedacht dat het een belangrijke rol speelde bij astma, een aandoening die mensen zo vaak treft.

Latere onderzoeken hebben uitgewezen dat deze stof een mengsel is van leukotrieen C4 (LTC4), leukotrieen E4 (LTE4) en leukotriene D4 (LTD4). Deze resultaten hebben de deuren geopend voor nieuwe selectieve behandelingen voor astma.

Het werk was gericht op het identificeren van een molecuul dat specifiek de werking van LTD4 in de longen blokkeerde, waardoor vernauwing van de luchtwegen werd voorkomen.

Als resultaat werden geneesmiddelen ontwikkeld die leukotrieenmodificatoren bevatten voor gebruik bij astma-therapieën.

Selectiviteit en ontstekingsremmende medicijnen

Niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen (NSAID's) worden al lang gebruikt bij de behandeling van artritis. De belangrijkste reden is zijn hoge effectiviteit bij het blokkeren van de effecten van arachidonzuur, gelokaliseerd in het enzym cyclo-oxygenase (COX).

Wanneer het effect van COX echter wordt geremd, verhindert het ook zijn functie als gastro-intestinale beschermer. Recente studies geven aan dat cyclo-oxygenase bestaat uit een familie van enzymen, waarvan 2 van de leden zeer vergelijkbare kenmerken hebben: CO-1 en COX-2.

COX-1 heeft een maagbeschermende werking, door dit enzym te remmen gaat de bescherming van het darmkanaal verloren. De fundamentele vereiste van het nieuwe medicijn zou gericht zijn op het selectief remmen van COX-2, om de duurzaamheid van beide functies te bereiken: beschermend en ontstekingsremmend.

De specialisten slaagden erin een molecuul te isoleren dat selectief COX-2 aanvalt, dus het nieuwe medicijn biedt beide voordelen; een ontstekingsremmer die geen gastro-intestinale schade veroorzaakt.

Alternatieve methoden voor medicijntoediening

Traditionele methoden voor het toedienen van pillen, siropen of injecties vereisen dat de chemische stof in de bloedbaan komt en door het lichaam wordt verspreid.

Het probleem doet zich voor wanneer bijwerkingen optreden in weefsels of organen waarvoor het medicijn niet bedoeld was, met de verergering dat deze symptomen kunnen optreden voordat het gewenste therapeutische niveau is bereikt.

In het geval van traditionele behandeling van een hersentumor, moet het medicijn een veel hogere concentratie hebben dan normaal vanwege bloed-hersenbarrières. Als gevolg van deze doses kunnen de bijwerkingen zeer giftig zijn.

Om betere resultaten te bereiken, hebben wetenschappers een biomateriaal ontwikkeld dat bestaat uit een polymeer apparaat. Dit is biocompatibel en lost langzaam op, waarbij het medicijn vrijkomt. In het geval van een hersentumor wordt de tumor verwijderd en worden polymere schijven ingebracht die bestaan ​​uit een chemotherapeutisch medicijn.

De dosering zal dus precies zijn wat nodig is en zal worden afgegeven aan het aangetaste orgaan, waardoor de mogelijke bijwerkingen in andere lichaamssystemen aanzienlijk worden verminderd.

Eiwithydrogels om de werkzaamheid van stamcelinjectietherapie te verbeteren

Bij op stamcellen gebaseerde therapie is het belangrijk dat de hoeveelheid die aan de patiënt wordt toegediend, klinisch toereikend is. Bovendien is het noodzakelijk dat de levensvatbaarheid in situ wordt gehandhaafd.

De minst invasieve manier om stamcellen af ​​te leveren is directe injectie. Deze optie biedt echter slechts 5% levensvatbaarheid van de cellen.

Om aan de klinische behoeften te voldoen, hebben specialisten een afslank- en zelfherstellend systeem ontwikkeld dat bestaat uit twee eiwitten die zichzelf assembleren tot hydrogels.

Wanneer dit hydrogelsysteem wordt toegediend, in combinatie met de therapeutische cellen, wordt verwacht dat het de levensvatbaarheid van de cellen verbetert op die plaatsen waar weefselischemie bestaat.

Het wordt ook gebruikt in het geval van perifere arteriële ziekte, waar het een prioriteit is om de levensvatbaarheid van de cellen te behouden die de bloedstroom in de onderste ledematen mogelijk maken.

Zink om insulineproducerende cellen aan te vallen

Insuline-injectie werkt door de symptomen van diabetes te beheersen. De onderzoekers stellen voor rechtstreeks in te werken op de bètacellen van de alvleesklier die insuline produceren. De sleutel zou de affiniteit van deze cellen voor zink kunnen zijn.

Bètacellen verzamelen zink ongeveer 1000 keer meer dan de rest van de cellen die de omliggende weefsels vormen. Dit kenmerk wordt gebruikt om ze te identificeren en selectief medicijnen toe te passen die hun regeneratie bevorderen.

Om dit te doen, koppelden de onderzoekers een zinkchelaatvormer aan een medicijn dat bètacellen regenereert. Het resultaat geeft aan dat het medicijn zich ook op bètacellen fixeerde, waardoor ze zich vermenigvuldigden.

In een test op ratten regenereerden bètacellen ongeveer 250% meer dan andere cellen.

NGAL als een voorspeller van acuut nierletsel

Lipocalin geassocieerd met neutrofiele gelatinase, bekend onder het acroniem NGAL, is een eiwit dat wordt gebruikt als biomarker. Zijn rol is om acuut nierletsel op te sporen bij personen met sikkelcellen. Bij dit type patiënten voorspelde serummeting mogelijk het begin van de ziekte.

Nieraandoeningen, zoals verhoogde creatinine en ureum, zijn een van de complicaties van sikkelcelanemie. Onderzoek associeert NGAL met nefropathie bij patiënten met diabetes type 2.

Dit maakt NGAL een gevoelig en belangrijk hulpmiddel in de klinische setting, vanwege de lage kosten, gemakkelijke toegang en beschikbaarheid.

Bovendien is het een gevoelige biomarker die bijdraagt ​​aan vroege detectie, met een zeer breed bereik voor routinematige evaluatie, tijdens de behandeling van sikkelcelziekte.

Vitamine D, Mycobacterium tuberculosis- groeiremmer

Tuberculose is in de eerste plaats een longziekte die verband houdt met Mycobacterium tuberculosis. De progressie van de ziekte hangt af van de reactie van het immuunsysteem, waarvan de effectiviteit wordt beïnvloed door externe en interne factoren, zoals genetica.

Tot de externe factoren behoren de fysiologische en voedingsstatus van de patiënt. Studies tonen aan dat vitamine D-tekort direct verband kan houden met een verminderde regulatie van het immuunsysteem.

Op deze manier zouden de immuunmodulerende werkingen van genoemd systeem op M. tuberculosis worden beïnvloed. De verhoogde kans op tuberculose zou verband kunnen houden met een laag vitamine D.

Klinische relevantie geeft aan dat vitamine D3-geïnduceerde antituberculeuze therapie zou kunnen werken als een aanvulling op de tuberculosebehandeling

Referenties

1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Serumniveaus van neutrofielgelatinase-geassocieerde lipocaline (NGAL) als voorspeller van acuut nierletsel bij sikkelcelpatiënten. J Biomedisch. Hersteld van jbiomeds.com
2. Campbell, A. K. (1988) Chemiluminescence. Principes en toepassingen in biologie en geneeskunde. ETDE-web. Opgehaald van osti.gov.
3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000). Toepassingen van ontwikkelingsbiologie in de geneeskunde en dierlandbouw. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.go
4. Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Eiwit-engineered hydrogels voor verbeterde werkzaamheid van stamcel-gebaseerde injectietherapie in een muismodel voor perifere arteriële ziekte Stanford University. Opgehaald van chemh.stanford.edu.
5. Nathan Collins (2018) Onderzoekers gebruiken zink om insulineproducerende cellen aan te vallen met regeneratieve medicatie. Stanford universiteit. Opgehaald van chemh.stanford.edu.
6. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie (NCBI) (2003). Beyond the Molecular Frontier: Challenges for Chemistry and Chemical Engineering. Genomen uit: ncbi.nlm.nih.gov
7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Vitamine D-een immuunmodulator en groeiremmer van Mycobacterium Tuberculosis H37Rv. Journal of Molecular Biology and Biothecnology. Hersteld van imedpub.com.