Перспективы развития биотехнологий будущего в медицине

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективы развития биотехнологий будущего в медицине

Тибилов Т.В., Тлехусеж М.А.

ФГБОУВО «Кубанский государственный технологический университет», г. Краснодар, Россия

Аннотация

Открытие Менделеевым Д.И. Периодического закона и создание Периодической таблицы способствовали развитию новых научных дисциплин. Одной из таких дисциплин является биотехнология - наука, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии. Оперируя различными биологическими агентами и химическими элементами в них, биотехнология способна помочь человечеству побороть различные болезни и боль, вызванную этими болезнями. В данной статья мы рассмотрим важнейшие открытия в биотехнологии, которые способны облегчить жизнь человека.

Ключевые слова: биотехнология, новейшие открытия, генная инженерия, Т- клеточная терапия CAR, PZM21, AT-121.

Annotation

PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF FUTURE BIOTECHNOLOGIES IN MEDICINE

Tibilov T.V., Tlekhusezh M.A.

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Kuban State Technological University" Krasnodar, Russia

Opening Mendeleev D.I. Periodic law and the creation of the Periodic Table contributed to the development of new scientific disciplines. One of these disciplines is biotechnology - the science that studies the possibilities of using living organisms, their systems or their metabolic products to solve technological problems, as well as the possibility of creating living organisms with the necessary properties by genetic engineering. By operating with various biological agents and chemical elements in them, biotechnology is able to help humanity overcome various diseases and pain caused by these diseases. In this article we look at the most important discoveries in biotechnology, which can facilitate human life.

Key words: biotechnology, new discoveries, genetic engineering, T-cell therapy CAR, PZM21, AT-121.

В современном мире распространение новых неизвестных болезней растет с каждым годом. Медикаменты старого поколения не в состоянии их подавить, а также болевые синдромы, вызванные ими. В сложившейся ситуации человечеству удалось найти эффективное оружие, при помощи которого можно одолеть столь опасных врагов. Этим оружием стала дисциплина биотехнология. Впервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году. Современная биотехнология -- это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для интенсификации производства или получения новых видов продуктов различного назначения [1]. При помощи генной инженерии ученые борются с серьезными заболеваниями. Генная инженерия -- это область биотехнологий, включающая в себя действия по перестройке генотипов.

Одной из самых страшных и неизлечимых болезней является карцинома, которая представляется собой злокачественную опухоль (рак). Это заболевание трудно выявить на ранних стадиях, потому что болезнь протекает бессимптомно, а на поздней стадии рак почти невозможно побороть. Важнейшим открытием в области генной инженерии является разработанный учеными из Университета Пенсильвании новый уникальный способ лечения рака - Т-клеточная терапия CAR, в которой используются собственные лейкоциты пациента, генетически перепрограммированные в лаборатории для борьбы с собственным раком. В лаборатории клетки иммунной системы, извлеченные из крови пациента, генетически программируются (T-лимфоциты) на выявление и уничтожение карциномы (рис. 1). Затем модифицированные лимфоциты возвращают в тело пациента, и их количество увеличивается после каждого столкновения с раковыми клетками [2].

Несмотря на все преимущества, данная терапия имеет опасный побочный эффект- синдром выброса цитокинов, который развивается из -за быстрого распространения в теле клеток CAR-T. Ученым предстоит совершенствовать данный метод лечения, но он позволяет надеяться, что человечеству вскоре удастся победит рак.

Рис. 1. Опухолевые клетки карциномы

биотехнология медицина человек

Пока такие болезни, как рак и ВИЧ существуют, перед учеными стоит задача побороть болевой синдром, вызванный этими заболеваниями. Самыми эффективными и безальтернативными на данный момент обезболивающими средствами являются наркотические анальгетики, но они оказывают негативный эффект на кроветворную систему, почки, вызывают привыкание и, как следствие, ослабление эффекта анальгезии.

Прогресс не стоит на месте, и теперь все негативные эффекты от приема опиоидных анальгетиков могут быть преодолены. Например, перспективным и безопасным наркотическим анальгетиком “нового поколения” является экспериментальный препарат PZM21 (C19H27N3OS) (1):

(1)

Он был разработан учеными из университета Эрлангена-Нюрнберга совместно с коллегами из Университета Калифорнии в Сан-Франциско и Стэнфорда (США) путем компьютерной симуляции. Компьютер перебрал три миллиона химических соединений в поисках оптимального воздействия на рецепторы. Данный анальгетик оказывает более эффективное обезболивающие действие по сравнению с морфином. В эксперименте на животных PZM21 в эквивалентных морфину анальгетических дозах не вызывал желания повторного приема и не приводил к угнетению дыхания (основной причины смерти при передозировке опиоидов). Длительность обезболивающего эффекта длится до 180 минут, что дольше, чем при введении морфина [3].

Еще одним перспективным препаратом считается AT-121 (C24 H38N4O3S) (2):

(2)

Он был разработан ученым Nurulain T. Zaveri, Ph.D. членом исследовательской группы Astraea Therapeutics из Медицинской школы Уэйк Форест при поддержке национального института по борьбе со злоупотреблением наркотиками в США. В ходе исследования ученые обнаружили, что AT-121 показал тот же уровень обезболивания, что и опиоид, но в 100-кратной дозе ниже, чем морфий. Бифункциональный профиль AT-121 обеспечивает эффективное облегчение боли без потенциального злоупотребления. В то же время у него отсутствуют опиоидные побочные эффекты, с которыми обычно борются пациенты (зуд, угнетение дыхания, толерантность и зависимость). Рассматриваемое лекарственное средство было протестировано только на нечеловеческих приматах. В ходе опытов новое вещество даже в больших дозах не приводило к затруднению дыхания подопытных и не вызывало проблем с сердечной деятельностью.

Следующие шаги по продвижению препарата включают в себя проведение доклинических исследований для сбора дополнительных данных о безопасности, а затем, в случае положительного исхода, обращение в Управление по контролю за продуктами и лекарствами для получения разрешения на начало клинических испытаний на людях [4].

На протяжении всей своей истории человечество борется с болезнями. Например, чума, прошедшая в середине XIV века по Азии, Европе, Северной Африке и острову Гренландия и забравшая в общей сложности за два десятилетия не менее 60 миллионов человеческих жизней, в настоящее время больше не представляет такой опасности благодаря тому, что в начале XX века Владимир Хавкин из убитых температурой чумных палочек смог создать вакцину. Более эффективными являются живые вакцины, полученные из живых чумных палочек с использованием бактериофагов. В настоящее время лечение чумы проводится при помощи антибиотиков, сульфаниламидов и лечебной противочумной сыворотки. После победы над чумой нет сомнения, что вскоре человечество победит все болезни, и помогут ему в этом новые открытия в области биотехнологии и генной инженерии.

Литература

1. Луканин А.В. Инженерная биотехнология: основы технологии микробиологических производств. М.: ИНФРА-М, 2017. 304 с.

2. Климова Е. Прогрессивная терапия рака: CAR-T начинают и выигрывают // SIBMEDA. Интернет-журн. 2018. URL: https://sibmeda.ru/articles/terapiya/progressivnaya- terapiya-raka-car-t-nachinayut-i-vyigryvayut/ (дата обращения 23.02.19.)

3. Лищук О. Создан опиоид без побочных эффектов // N+1. Интернет-журн. 2016. URL: https://nplus1.ru/news/2016/08/18/hooray (дата обращения 23.02.19.)

4. Воронин Н. Новое обезболивающее: в 100 раз сильнее морфия и не вызывает зависимости // BBC. Интернет-журн. 2018. URL: https://www.bbc.com/russian/features- 45371052 (дата обращения 23.02.19.)

Размещено на Allbest.ru