7 ANWENDUNGEN DER BIOLOGIE IN DER MEDIZIN - BIOLOGIE - 2025

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 gesundheitsbezogenen Bereichen bietet.

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 bestimmen.

Mycobacterium tuberculosis. Quelle: NIAID auf Flickr. über Wikimedia Commons

Zu diesem Zweck untersuchen die Spezialisten die verschiedenen pathophysiologischen Prozesse unter Berücksichtigung molekularer Wechselwirkungen bis hin zur integralen Funktion des Organismus.

Daher bietet die Biomedizin neuartige Alternativen in Bezug auf die Herstellung von Arzneimitteln mit niedrigeren toxischen Konzentrationen. Ebenso trägt es zur Früherkennung von Krankheiten und deren Behandlung bei.

Beispiele für Anwendungen der Biologie in der Medizin

Selektive Therapie bei Asthma

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

Nachfolgende Untersuchungen ergaben, dass diese Substanz ein Gemisch zwischen Leukotrien C4 (LTC4), Leukotrien E4 (LTE4) und Leukotrien D4 (LTD4) ist. Diese Ergebnisse öffneten die Türen zu neuen selektiven Behandlungen für Asthma.

Die Arbeit zielte darauf ab, ein Molekül zu identifizieren, das spezifisch die Wirkung von LTD4 in der Lunge blockiert und so die Verengung der Atemwege vermeidet.

Als Ergebnis wurden Arzneimittel entwickelt, die Leukotrien-Modifikatoren enthalten, um in Asthmatherapien verwendet zu werden.

Selektivität und entzündungshemmende Medikamente

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

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

COX-1 hat eine gastroprotektive Wirkung, durch die Hemmung dieses Enzyms geht der Schutz des Darmtraktes verloren. Die Grundvoraussetzung des neuen Arzneimittels wäre die selektive Hemmung von COX-2, um die Beständigkeit beider Funktionen zu erreichen: schützend und entzündungshemmend.

Fachleuten gelang es, ein Molekül zu isolieren, das COX-2 selektiv angreift, sodass das neue Medikament beide Vorteile bietet. ein entzündungshemmendes Mittel, das keine Magen-Darm-Schäden verursacht.

Alternative Methoden der Arzneimittelverabreichung

Traditionelle Methoden zur Verabreichung von Pillen, Sirupen oder Injektionen erfordern, dass die Chemikalie in den Blutkreislauf gelangt und im ganzen Körper verteilt wird.

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

Bei der herkömmlichen Behandlung eines Hirntumors muss das Medikament aufgrund von Blut-Hirn-Schranken eine viel höhere Konzentration als gewöhnlich aufweisen. Infolge dieser Dosen können die Nebenwirkungen hochtoxisch sein.

Um bessere Ergebnisse zu erzielen, haben Wissenschaftler ein Biomaterial entwickelt, das aus einem Polymergerät besteht. Dies ist biokompatibel und löst sich langsam auf, wobei das Medikament freigesetzt wird. Im Falle eines Hirntumors wird der Tumor entfernt und es werden Polymerscheiben eingesetzt, die aus einem Chemotherapeutikum bestehen.

Somit ist die Dosierung genau die erforderliche und wird im betroffenen Organ freigesetzt, wodurch die möglichen Nebenwirkungen in anderen Körpersystemen erheblich reduziert werden.

Proteinhydrogele zur Verbesserung der Wirksamkeit der Stammzellinjektionstherapie

Bei der stammzellbasierten Therapie ist es wichtig, dass die dem Patienten zugeführte Menge klinisch angemessen ist. Darüber hinaus ist es notwendig, dass seine Lebensfähigkeit in situ erhalten bleibt.

Der am wenigsten invasive Weg zur Abgabe von Stammzellen ist die direkte Injektion. Diese Option bietet jedoch nur eine Lebensfähigkeit von 5% der Zellen.

Um den klinischen Anforderungen gerecht zu werden, haben Spezialisten ein Schlankheits- und Selbstheilungssystem entwickelt, das zwei Proteine ​​umfasst, die sich selbst zu Hydrogelen zusammenlagern.

Wenn dieses Hydrogelsystem in Verbindung 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 bei peripheren arteriellen Erkrankungen eingesetzt, bei denen es vorrangig darum geht, die Lebensfähigkeit der Zellen aufrechtzuerhalten, die den Blutfluss in den unteren Extremitäten ermöglichen

Zink greift insulinproduzierende Zellen an

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.

Beta-Zellen reichern Zink etwa 1000-mal mehr an als die übrigen Zellen, aus denen das umgebende Gewebe besteht. Diese Eigenschaft wird verwendet, um sie zu identifizieren und selektiv Medikamente anzuwenden, die ihre Regeneration fördern.

Zu diesem Zweck haben die Forscher einen Zinkchelatbildner mit einem Medikament verknüpft, das Betazellen regeneriert. Das Ergebnis zeigt, dass das Medikament auch auf Betazellen fixiert ist, wodurch sich diese vermehren.

In einem an Ratten durchgeführten Test regenerierten Beta-Zellen etwa 250% mehr als andere Zellen.

NGAL als Prädiktor für akute Nierenschäden

Lipocalin in Verbindung mit neutrophiler Gelatinase, bekannt unter dem Akronym NGAL, ist ein Protein, das als Biomarker verwendet wird. Seine Aufgabe ist es, akute Nierenverletzungen bei Personen mit Sichelzellen zu erkennen. Bei diesen Patiententypen sagte die Serummessung möglicherweise den Beginn der Krankheit voraus.

Nierenerkrankungen wie vermehrtes Kreatinin und Harnstoff sind eine der Komplikationen der Sichelzellenerkrankung. Die Forschung assoziiert NGAL mit Nephropathie bei Patienten mit Typ-2-Diabetes.

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

Darüber hinaus ist es ein empfindlicher Biomarker, der zur Früherkennung mit einem sehr breiten Spektrum für die routinemäßige Bewertung bei der Behandlung von Sichelzellenerkrankungen beiträgt.

Vitamin D, Wachstumsinhibitor von Mycobacterium tuberculosis

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

Zu den externen Faktoren zählen der physiologische und ernährungsphysiologische Status des Patienten. Studien deuten darauf hin, dass ein Vitamin-D-Mangel in direktem Zusammenhang mit einer gestörten Regulation des Immunsystems stehen kann.

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

Die klinische Relevanz weist darauf hin, dass eine Vitamin D3-induzierte antituberkulöse Therapie als Ergänzung zur Tuberkulose-Behandlung wirken könnte

Verweise

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