εφαρμογές της βιοτεχνολογίας στην Ιατρική

Η βιοτεχνολογία έχει συμβάλλει αποτελεσματικά σε τρεις στόχους της Ιατρικής: στην έγκαιρη διάγνωση μιας ασθένειας. (ειδικά ανοσοδιαγνωστικά τεστ) Στην πρόληψη σοβαρών ασθενειών. (παρασκευή οικονομικών και ασφαλών εμβολίων για διάφορες σοβαρές ασθένειες) Στην αποτελεσματική θεραπεία ασθενειών. (παρασκευή φαρμάκων, γονιδιακή θεραπεία)

Φαρμακευτικές πρωτεΐνες Φαρμακευτικές πρωτεΐνες Είναι πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται για την θεραπεία διάφορων ασθενειών. Σήμερα παράγονται με τις τεχνικές της γενετικής μηχανικής. α1-αντιθρυψίνη θεραπεία εμφυσήματος Καλσιτονίνη θεραπεία της οστεοπόρωσης Χοριονική γοναδοτροπίνη θεραπεία στειρότητας σε γυναίκες Ενδορφίνες και εγκεφαλίνες Αναλγητικοί παράγοντες Επιδερμικός αυξητικός παράγοντας θεραπεία τραυμάτων Ερυθροποιητίνη θεραπεία αναιμίας Παράγοντας VIII θεραπεία αιμορροφιλίας Α Παράγοντας IX θεραπεία αιμορροφιλίας Β Αυξητική ορμόνη θεραπεία αχονδροπλασίας Ινσουλίνη θεραπεία του διαβήτη Ιντερφερόνες (α,β,γ) Αντιιικοί και αντικαρκινικοί παράγοντες Ιντερλευκίνες θεραπεία καρκίνου και ασθενειών του ανοσοποιητικού συστήματος Ενεργοποιητής πλασμινογόνου ιστών (tPA) θρομβολυτικός παράγοντας Παράγοντας νέκρωσης όγκων Αντικαρκινικός παράγοντας

Στάδια κατασκευής ινσουλίνης από βακτήρια Στάδια κατασκευής ινσουλίνης από βακτήρια Απομόνωση του συνολικού mRNA από κύτταρα του παγκρέατος mRNA-cDNA ( αντίστροφη μεταγραφάση ) Αποδιάταξη του υβριδικού μορίου mRNA-cDNA Από cDNA → δίκλωνο DNA Το δίκλωνο DNA εισάγεται σε πλασμίδια Τα πλασμίδια εισάγονται σε βακτήρια ( μετασχηματισμός) καλλιέργεια των βακτηρίων σε θρεπτικό υλικό που περιέχει αντιβιοτικό Προσδιορίζονται τα βακτήρια που έχουν δεχθεί πλασμίδιο . επιλογή με ειδική διαδικασία του βακτηριακού κλώνου που έχει το γονίδιο της ινσουλίνης. ανάπτυξη των βακτηρίων αυτών σε βιοαντιδραστήρα. Παράγεται προινσουλίνη. η προινσουλίνη με κατάλληλο ένζυμο μετατρέπεται σε ινσουλίνη.

προϊνσουλίνη ειδικό ένζυμο ινσουλίνη ενδιάμεσο πεπτίδιο Με παρόμοια μέθοδο παράγονται σε μεγάλες ποσότητες και οι ινετρφερόνες που βρίσκουν εφαρμογή σαν αντιικοί και αντικαρκινικοί παράγοντες.

Μονοκλωνικά αντισώματα Μονοκλωνικά αντισώματα Μονοκλωνικά ονομάζονται τα αντισώματα που παράγονται από ένα κλώνο Β- λεμφοκυττάρων. Κάθε είδος αντισώματος αναγνωρίζει ένα συγκεκριμένο αντιγονικό καθοριστή είναι πολύ σημαντικά στην ιατρική: ανοσοδιαγνωστικά θεραπεία καρκίνου έλεγχος συμβατότητας οργάνων στις μεταμοσχεύσεις.

Στάδια διαδικασίας παραγωγής μονοκλωνικών αντισωμάτων Στάδια διαδικασίας παραγωγής μονοκλωνικών αντισωμάτων χορήγηση επιλεγμένου αντιγόνου σε ποντίκι αφαίρεση σπλήνα ποντικιού και απομόνωση Β λεμφοκυττάρων σύντηξη Β λεμφοκυττάρων με καρκινικά κύτταρα= υβριδώματα τα υβριδώματα έχουν την ικανότητα να παράγουν αντισώματα αλλά και να διατηρούνται σε κυτταροκαλλιέργειες.

Εφαρμογές μονοκλωνικών αντισωμάτων Εφαρμογές μονοκλωνικών αντισωμάτων ανοσοδιαγνωστικά. θεραπευτικά. επιλογή οργάνων συμβατών για μεταμοσχεύσεις. Ανοσοδιαγνωστικά Ανιχνεύουν στα υγρά του σώματος: - ουσίες που είναι υπεύθυνες για διάφορες ασθένειες: - Παθογόνους μικροοργανισμούς - Μεταβολές στην συγκέντρωση διάφορων προϊόντων του μεταβολισμού Η τεχνική ανίχνευσης είναι γρήγορη, απλή, ευαίσθητη και ακριβής Η διάγνωση έτσι μιας ασθένειας γίνεται έγκαιρα…. Παραδείγματα: προσδιορισμός ομάδων αίματος, εξακρίβωση κύησης, κ.α…..

Επιλογή οργάνων συμβατών για μεταμοσχεύσεις θεραπευτικά Τα καρκινικά κύτταρα φέρουν στην επιφάνεια τους ειδικά αντιγόνα. Κατασκευάζονται μονοκλωνικά αντισώματα ειδικά γι’ αυτά τα αντιγόνα. Τα μονοκλωνικά αντισώματα μπορούν να γίνουν φορείς ισχυρών αντικαρκινικών φαρμάκων. Έτσι τα αντικαρκινικά φάρμακα δρουν μόνο εναντίον των καρκινικών κυττάρων και δεν καταστρέφουν υγιή κύτταρα. Επιλογή οργάνων συμβατών για μεταμοσχεύσεις Τα κύτταρα των οργάνων έχουν στην επιφάνεια τους ειδικά αντιγόνα. Τα αντιγόνα (ιστοσυμβατότητας) δότη και δέκτη πρέπει να ταιριάζουν. Με τα μονοκλωνικά αντισώματα γίνεται έλεγχος των οργάνων του δωρητή. Έτσι αποφεύγεται η απόρριψη - επιτυχής μεταμόσχευση.

Γονιδιακή θεραπεία «Έχει σαν στόχο να διορθώσει μια γενετική βλάβη εισάγοντας στους ασθενείς φυσιολογικά αλληλόμορφα του μεταλλαγμένου γονιδίου.» Απαραίτητες προϋποθέσεις γι’ αυτό είναι: η κλωνοποίηση του φυσιολογικού αλληλομόρφου. ο προσδιορισμός των κυττάρων που εμφανίζουν την βλάβη. Για την εισαγωγή του φυσιολογικού αλληλομόρφου χρησιμοποιούνται ειδικοί φορείς, οι οποίοι μεταφέρουν το φυσιολογικό αλληλόμορφο στα κύτταρα «στόχους» κι έτσι τα τροποποιούν. ex-vivo : η τροποποίηση των κυττάρων γίνεται έξω από τον οργανισμό. Τα τροποποιημένα κύτταρα επανεισάγονται στον οργανισμό. in-vivo : η τροποποίηση των κυττάρων γίνεται μέσα στο σώμα του ασθενούς.

Ανεπάρκεια του ανοσοποιητικού - ex vivo γονιδιακή θεραπεία animation 1 λεμφοκύτταρα του παιδιού παραλαμβάνονται και πολλαπλασιάζονται σε κυτταροκαλλιέργειες. το φυσιολογικό γονίδιο της ΑDA( adenosine deaminase) ενσωματώνεται σε κατάλληλο ιό-φορέα, ο οποίος έχει πρηγουμένως καταστεί αβλαβής. ο γενετικά τροποποιημένος ιός εισάγεται στα λεμφοκύτταρα. τα τροποποιημένα λεμφοκύτταρα εισάγονται με ενδοφλέβια ένεση στο παιδί και αρχίζουν να παράγουν το ένζυμο που έλειπε. animation 2

in vivo γονιδιακή θεραπεία Κυστική ίνωση Η κυστική ίνωση είναι μια αυτοσωμική υπολειπόμενη ασθένεια. Οφείλεται σε μετάλλαξη ενός γονιδίου, το οποίο κωδικοποιεί μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη, που είναι απαραίτητη για την σωστή λειτουργία των επιθηλιακών κυττάρων του πνεύμονα ( αλλά και άλλων ιστών). Επηρεάζεται κυρίως η λειτουργία των πνευμόνων. in vivo γονιδιακή θεραπεία το φυσιολογικό γονίδιο ενσωματώνεται στο γενετικό υλικό ενός αδενοϊού, ο οποίος προηγουμένως έχει καταστεί αβλαβής. ο ανασυνδυασμένος ιός εισάγεται στον οργανισμό και μολύνει τα κύτταρα του αναπνευστικού. το φυσιολογικό γονίδιο ενσωματώνεται στο γονιδίωμα των κυττάρων του πνεύμονα , τα οποία έτσι παράγουν την φυσιολογική πρωτεΐνη. δυστυχώς όμως είναι δυνατόν να προκύψουν προβλήματα σχετικά με την «απενεργοποίηση» του ιού……