7 Anwendungen der Biologie in der Medizin

Die Anwendungen der Biologie in der Medizin sind all jene praktischen Werkzeuge, die die Biomedizin in der Labordiagnostik, in der medizinischen Versorgung und in allen anderen Gesundheitsbereichen anbietet.

Die medizinische Biologie bietet eine breite Palette von technologischen und wissenschaftlichen Ansätzen, die von der In-vitro-Diagnostik bis zur Gentherapie reichen können. Diese Disziplin der Biologie wendet die Vielfalt der Prinzipien an, die die Naturwissenschaften in der medizinischen Praxis regeln.

Dazu untersuchen die Spezialisten die verschiedenen physiopathologischen Prozesse unter Berücksichtigung der molekularen Wechselwirkungen bis zur integralen Funktion des Organismus.

So bietet die Biomedizin neue Alternativen in Bezug auf die Herstellung von Arzneimitteln mit geringeren toxischen Konzentrationen. Es trägt auch zur Früherkennung von Krankheiten und ihrer Behandlung bei.

Anwendungsbeispiele der Biologie in der Medizin

Selektive Therapie bei Asthma

Zuvor wurde angenommen, dass SRS-A (langsam reagierende Substanz der Anaphylaxie) eine wichtige Rolle bei Asthma spielt, einer Erkrankung, die den Menschen betrifft.

Nachfolgende Untersuchungen ergaben, dass es sich bei dieser Substanz um ein Gemisch aus Leukotrien C4 (LTC4), Leukotrien E4 (LTE4) und Leukotrien D4 (LTD4) handelt. Diese Ergebnisse haben die Türen für neue selektive Behandlungen von Asthma geöffnet.

Ziel der Arbeiten war es, ein Molekül zu identifizieren, das die Wirkung von LTD4 in der Lunge spezifisch blockiert und so die Verengung der Atemwege verhindert.

Infolgedessen wurden Arzneimittel mit Leukotrien-Modifikatoren entwickelt, um in Asthmatherapien eingesetzt zu werden.

Selektivität und entzündungshemmende Medikamente

Nichtsteroidale Antiphlogistika (NSAIDs) werden seit langem bei der Behandlung von Arthritis eingesetzt. Der Hauptgrund ist seine hohe Wirksamkeit, die die Wirkung von Arachidonsäure blockiert, die im Enzym Cyclooxygenase (COX) enthalten ist.

Wenn jedoch die Wirkung von COX gehemmt wird, verhindert dies auch seine Funktion als Magen-Darm-Schutz. Jüngste Studien weisen darauf hin, dass Cyclooxygenase von einer Familie von Enzymen gebildet wird, bei denen zwei ihrer Mitglieder sehr ähnliche Eigenschaften aufweisen: CO-1 und COX-2.

COX-1 wirkt gastroprotektiv, durch die Hemmung dieses Enzyms geht der Schutz des Darmtraktes verloren. Die grundlegende Anforderung des neuen Arzneimittels wäre, COX-2 selektiv zu hemmen, um die Dauerhaftigkeit beider Funktionen zu erreichen: Schutzfunktion und entzündungshemmende Funktion.

Den Spezialisten ist es gelungen, ein Molekül zu isolieren, das COX-2 selektiv angreift. Das neue Medikament bietet also beide Vorteile. ein entzündungshemmendes Mittel, das keine Läsionen im Magen-Darm-Bereich hervorruft.

Alternative Methoden bei der Verabreichung von Medikamenten

Die traditionellen Methoden bei der Verabreichung von Pillen, Sirupen oder Injektionen erfordern, dass die Chemikalie in die Blutbahn gelangt, damit sie im gesamten Körper verteilt wird.

Das Problem tritt auf, wenn Nebenwirkungen in Geweben oder Organen auftreten, für die das Arzneimittel nicht vorgesehen war, mit dem erschwerenden Umstand, dass diese Symptome auftreten könnten, bevor das gewünschte therapeutische Niveau erreicht ist.

Bei der herkömmlichen Behandlung eines Tumors im Gehirn muss das Arzneimittel aufgrund von Blut-Hirn-Schranken eine viel höhere Konzentration als gewöhnlich aufweisen. Infolge dieser Dosen können die Nebenwirkungen hochgiftig sein.

Um bessere Ergebnisse zu erzielen, haben Wissenschaftler ein Biomaterial entwickelt, das aus einem polymeren Bauteil besteht. Dies ist biokompatibel und löst sich langsam unter Freisetzung des Arzneimittels. Im Falle des Hirntumors wird der Tumor entfernt und es werden Polymerscheiben eingesetzt, die von einem Chemotherapeutikum gebildet werden.

Somit ist die Dosierung genau die, die erforderlich ist, und wird im betroffenen Organ freigesetzt, wodurch die möglichen Nebenwirkungen in anderen Systemen des Organismus erheblich verringert werden.

Proteinhydrogele zur Verbesserung der Wirksamkeit der Stammzellinjektionstherapie

Bei der Stammzelltherapie ist es wichtig, dass die dem Patienten verabreichte Menge klinisch angemessen ist. Zusätzlich ist es notwendig, seine Lebensfähigkeit in situ aufrechtzuerhalten.

Die am wenigsten invasive Art, Stammzellen zu versorgen, ist die direkte Injektion. Diese Option bietet jedoch nur 5% Zelllebensfähigkeit.

Um den klinischen Anforderungen gerecht zu werden, haben Spezialisten ein System zur Verdünnung und Selbstheilung entwickelt, das zwei Proteine ​​umfasst, die sich selbst zu Hydrogelen zusammenlagern.

Wenn dieses Hydrogelsystem zusammen mit den therapeutischen Zellen verabreicht wird, wird erwartet, dass es die Lebensfähigkeit der Zellen an den Stellen verbessert, an denen eine Gewebeischämie vorliegt.

Es wird auch im Fall einer peripheren arteriellen Erkrankung angewendet, bei der es vorrangig darauf ankommt, die Lebensfähigkeit der Zellen zu erhalten, die den Blutfluss in den unteren Extremitäten ermöglichen

Zink, um insulinproduzierende Zellen anzugreifen

Die Insulininjektion kontrolliert die Symptome von Diabetes. Die Forscher schlagen vor, direkt auf die Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse einzuwirken, die Insulin erzeugen. Der Schlüssel könnte die Affinität dieser Zellen zu Zink sein.

Die Beta-Zellen akkumulieren etwa 1.000-mal mehr Zink als die übrigen Zellen, die das umgebende Gewebe bilden. Diese Eigenschaft wird ausgenutzt, um sie zu identifizieren und selektiv Medikamente anzuwenden, die ihre Regeneration fördern.

Dazu verknüpften die Forscher einen Zink-Chelatbildner mit einem Medikament, das Betazellen regeneriert. Das Ergebnis zeigt, dass das Medikament auch in den Beta-Zellen fixiert war und seine Vermehrung verursachte.

In einem an Ratten durchgeführten Test regenerierten sich Betazellen etwa 250% mehr als andere Zellen.

NGAL als Prädiktor für akute Nierenschäden

Lipocalin, das mit der neutrophilen Gelatinase assoziiert ist und unter dem Akronym NGAL bekannt ist, ist ein Protein, das als Biomarker verwendet wird. Seine Funktion ist es, akute Nierenschäden bei Personen mit Sichelzellen zu erkennen. Bei dieser Art von Patienten sagte die Serummessung möglicherweise den Ausbruch der Krankheit voraus.

Nierenerkrankungen wie erhöhter Kreatinin- und Harnstoffspiegel sind eine der Komplikationen bei Sichelzellenerkrankungen. Die Forschung assoziiert NGAL mit Nephropathie bei Patienten mit Typ-2-Diabetes.

Dies macht den NGAL aufgrund seiner geringen Kosten, seines einfachen Zugangs und seiner Verfügbarkeit zu einem sensiblen und wichtigen Instrument im klinischen Bereich.

Darüber hinaus ist es ein sensitiver Biomarker, der zur Früherkennung bei der Behandlung von Sichelzellenerkrankungen beiträgt und über einen sehr weiten Bereich für die routinemäßige Bewertung verfügt.

Vitamin D, Wachstumsinhibitor von Mycobacterium tuberculosis

Tuberkulose ist hauptsächlich eine mit Mycobacterium tuberculosis assoziierte Lungenerkrankung. Das Fortschreiten der Krankheit hängt von der Reaktion des Immunsystems ab, dessen Wirksamkeit von externen und internen Faktoren wie der Genetik beeinflusst wird.

Innerhalb der äußeren Faktoren befinden sich der physiologische und der Ernährungszustand des Patienten. Studien deuten darauf hin, dass ein Vitamin-D-Mangel in direktem Zusammenhang mit der Verschlechterung der Regulation des Immunsystems stehen könnte.

Auf diese Weise würden die immunmodulatorischen Wirkungen dieses Systems auf M. tuberculosis beeinträchtigt. Die erhöhte Wahrscheinlichkeit, an Tuberkulose zu erkranken, kann mit einem niedrigen Vitamin D-Spiegel zusammenhängen.

Die klinische Relevanz weist darauf hin, dass die Vitamin-D3-induzierte Antituberkulose-Therapie als Ergänzung zur Behandlung der Tuberkulose wirken kann