Лекция 10. Биотехнология в медицине
Вопросы:
Подтема 1. Биотехнология, геномика и фармакология. Производство лекарственных препаратов. Производство белковых продуктов медицинского назначения. Генетическая инженерия и онкология.
Подтема 2. Стволовые клетки в биотехнологии. Понятие о стволовых клетках. Особенности дифференциальной способности стволовых клеток. Понятие тотипотентности и плюрипотентности. Схема образования тотипотентных клеток. Линии и виды стволовых клеток. Отличие эмбриональных стволовых клеток от стромальных СК. Применение стволовых клеток в генной и клеточной инженерии. Стволовые клетки в клинической практике.
Подтема 3. Методы генной диагностики наследственных и инфекционных заболеваний.
Подтема 4. Клеточные технологии репродукции.
10.1. Роль биотехнологии в производстве лекарственных препаратов
1. Производство химиотерапевтических веществ
Xимиотерапевтические вещества. К ним относятся вещества, избирательно и губительно действующие на патогенные микроорганизмы, гельминтов и клетки злокачественных опухолей. В группу химиотерапевтических веществ входят антибиотики.
Антибиотики получают в основном в биотехнологических процессах ферментации как продукты жизнедеятельности бактерий (главным образом, актинобактерий, или актиномицетов, реже бацилл и неспорообразующих бактерий) и мицелиальных грибов. Антибиотики делятся на 2 группы: натуральные и полусинтетические. Первые выделяют из культур микроорганизмов (как продукты биосинтеза) без модификаций, вторые содержат «антибиотическое ядро», которое подвергают химическим модификациям с целью расширения спектра действия антибиотика. Например, тетрациклин (выделяют из Streptomyces) – это ядро антибиотиков тетрациклинового ряда. Полусинтетическое производное – доксициклин.
2. Производство лекарственных препаратов и биологически активных веществ.
Пример: производство вещества шиконин в биореакторах с использованием культуры клеток воробейника.
3. Производство вакцин
A vaccine is a biological preparation that improves immunity to a particular disease. A vaccine typically contains an agent that resembles a disease-causing microorganism, and is often made from weakened or killed forms of the microbe, its toxins or one of its surface proteins. The agent stimulates the body's immune system to recognize the agent as foreign, destroy it, and "remember" it, so that the immune system can more easily recognize and destroy any of these microorganisms that it later encounters.
Vaccines can be prophylactic (example: to prevent or ameliorate the effects of a future infection by any natural or "wild" pathogen), or therapeutic (e.g. vaccines against cancer are also being investigated; see cancer vaccine).
4. Производство диагностикумов
Диагностикум - стандартный препарат, используемый в качестве антигена при серологических исследованиях. O-диагно́стикум — бактериальный Д., содержащий O-антиген; используется для серодиагностики инфекционных заболеваний, например вызываемых сальмонеллами. Диагно́стикум бактериа́льный — Д., представляющий собой взвесь убитых бактерий. Диагно́стикум ви́русный — Д., изготовленный из культуры соответствующего вируса.
Серодиагностика (от лат. serum - сыворотка), метод распознавания заболеваний человека, животных и растений, основанный на способности антител сыворотки крови специфически реагировать с соответствующими антигенами. В медицине применяется для диагностики, в том числе экспресс-методами (иммунолюминесценция), инфекционных и некоторых неинфекционных заболеваний. К серодиагностике относятся также определение антигенов в биологических жидкостях (крови, моче и т. п.) и тканях при помощи реакций связывания комплемента, торможения пассивной гемагглютинации и т. п., определение вида бактерий и вирусов, выделенных от больных, и установление видовой принадлежности белков при помощи специфических сывороток.
В ветеринарии серодиагностика применяется для массовой диагностики инфекционных болезней животных. Позволяет диагностировать болезнь до появления клинических признаков. В зависимости от исследуемого материала и предполагаемого заболевания применяют реакции агглютинации, преципитации, связывания комплемента и др.; часто комбинируют с аллергическими реакциями.
В растениеводстве серодиагностика используется для определения заражённости растений возбудителями различных болезней, видовой диагностики грибов, бактерий, вирусов, а также для ориентировочной оценки устойчивости растений к различным заболеваниям. Основана на применении диагностических сывороток, для приготовления которых чаще всего используют кроликов. Серологический метод позволяет распознавать вирусы и бактерии как у растений с явными признаками болезни, так и при отсутствии видимых симптомов, что облегчает диагностику скрыто зараженных растений и отбор здорового посадочного и прививочного материала. В серодиагностике вирусов, а также бактерий и грибов применяется иммунолюминесцентный метод, основанный на использовании диагностических сывороток, содержащих антитела, соединённые (конъюгированные) с люминесцирующими веществами. Антитела, вступив в реакцию с соответствующим вирусом, бактерией или грибницей, своим свечением позволяют обнаружить и распознать возбудителя даже в смеси его с др. микроорганизмами непосредственно в клетках и тканях растений.