7 Aplicações da biologia na medicina

As aplicações da biologia na medicina são todas as ferramentas práticas oferecidas pela biomedicina no diagnóstico laboratorial, na assistência médica e em qualquer outra área relacionada à saúde.

A biologia médica fornece uma ampla gama de abordagens tecnológicas e científicas, que podem variar de diagnóstico in vitro a terapia genética. Esta disciplina da biologia aplica a variedade de princípios que governam as ciências naturais na prática médica.

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Mycobacterium tuberculosis. Fonte: NIAID no Flickr. [Domínio público], via Wikimedia Commons

Para isso, os especialistas realizam investigações sobre os diferentes processos fisiopatológicos, levando em consideração desde as interações moleculares até o funcionamento integral do organismo.

Assim, a biomedicina oferece novas alternativas em relação à criação de medicamentos, com menores níveis tóxicos. Contribui também para o diagnóstico precoce de doenças e seu tratamento.

Exemplos de aplicações da biologia na medicina

Terapia seletiva de asma

Anteriormente, pensava-se que o SRS-A (substância de anafilaxia de reação lenta) desempenhava um papel importante na asma, uma condição que afeta tanto os seres humanos.

Investigações subsequentes determinaram que esta substância é uma mistura entre leucotrieno C4 (LTC4), leucotrieno E4 (LTE4) e leucotrieno D4 (LTD4). Esses resultados abriram as portas para novos tratamentos seletivos para a asma.

Os trabalhos foram orientados para identificar uma molécula que bloqueou especificamente a ação do LTD4 nos pulmões, impedindo o estreitamento das vias aéreas.

Como resultado, foram desenvolvidos medicamentos contendo modificadores de leucotrienos, para serem utilizados em terapias de asma.

Seletividade e medicamentos anti-inflamatórios

Os anti-inflamatórios não esteróides (AINEs) são utilizados há muito tempo no tratamento da artrite. O principal motivo é a sua alta eficácia bloqueando os efeitos do ácido araquidônico, localizado na enzima ciclooxigenase (COX).

No entanto, quando o efeito da COX é inibido, também impede sua função como protetor gastrointestinal. Estudos recentes indicam que a ciclooxigenase é formada por uma família de enzimas, onde 2 de seus membros têm características muito semelhantes: CO-1 e COX-2.

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A COX-1 tem um efeito gastroprotetor, ao inibir esta enzima, a proteção do trato intestinal é perdida. O requisito fundamental do novo medicamento seria orientado para inibir seletivamente a COX-2, para alcançar a permanência de ambas as funções: protetora e anti-inflamatória.

Os especialistas conseguiram isolar uma molécula que ataca seletivamente a COX-2, de modo que o novo medicamento oferece os dois benefícios; um anti-inflamatório que não causa lesões no nível gastrointestinal.

Métodos alternativos na administração de medicamentos

Os métodos tradicionais na administração de comprimidos, xaropes ou injeções exigem que o produto químico entre na corrente sanguínea e seja disperso por todo o corpo.

O problema surge quando ocorrem efeitos colaterais em tecidos ou órgãos aos quais o medicamento não se destina, com o fator agravante de que esses sintomas podem aparecer antes que o nível terapêutico desejado seja alcançado.

No caso do tratamento tradicional de um tumor no cérebro, o medicamento deve ter uma concentração muito maior do que o habitual, devido a barreiras hematoencefálicas. Como conseqüência dessas doses, os efeitos colaterais podem ser altamente tóxicos.

Para alcançar melhores resultados, os cientistas desenvolveram um biomaterial que consiste em um dispositivo polimétrico. Isso é biocompatível e se dissolve liberando lentamente o medicamento. No caso de tumor cerebral, o tumor é removido e são inseridos discos poliméricos formados por uma droga do tipo quimioterapêutico.

Assim, a dosagem será exatamente a necessária e será liberada no órgão afetado, reduzindo consideravelmente os possíveis efeitos colaterais em outros sistemas do organismo.

Hidrogéis de proteínas para melhorar a eficácia da terapia de injeção de células-tronco

Na terapia baseada em células-tronco, é importante que a quantidade fornecida ao paciente seja clinicamente adequada. Além disso, é necessário manter sua viabilidade in situ.

A maneira menos invasiva de fornecer células-tronco é a injeção direta. No entanto, esta opção oferece apenas 5% de viabilidade celular.

Para atender às necessidades clínicas, os especialistas desenvolveram um sistema de emagrecimento e autocura que compreende duas proteínas que se auto-agrupam em hidrogéis.

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Quando este sistema de hidrogel é administrado, juntamente com as células terapêuticas, espera-se melhorar a viabilidade celular nos locais onde existe isquemia tecidual.

Também é usado no caso de uma doença arterial periférica, onde é prioritário manter a viabilidade das células que permitem o fluxo sanguíneo nas extremidades inferiores

Zinco para atacar células produtoras de insulina

A injeção de insulina funciona controlando os sintomas do diabetes. Os pesquisadores propõem atuar diretamente nas células beta do pâncreas que geram insulina. A chave pode ser a afinidade dessas células pelo zinco.

As células beta acumulam zinco cerca de 1.000 vezes mais do que o restante das células que compõem os tecidos circundantes. Esse recurso é usado para identificar e aplicar seletivamente medicamentos que promovam sua regeneração.

Para isso, os pesquisadores anexaram um agente quelante de zinco a um medicamento que regenera células beta. O resultado indica que o medicamento também foi fixado nas células beta, causando sua multiplicação.

Em um teste realizado em ratos, as células beta se regeneraram cerca de 250% a mais do que as outras células.

NGAL como preditor de lesões renais agudas

A lipocalina associada à gelatinase neutrófila, conhecida pela sigla NGAL, é uma proteína usada como biomarcador. Sua função é detectar lesão renal aguda em indivíduos com células falciformes. Nesse tipo de paciente, a medida sérica possivelmente previu o início da doença.

Os distúrbios renais, como aumento da creatinina e uréia, são uma das complicações da doença falciforme. A pesquisa associa a NGAL à nefropatia nos pacientes com diabetes tipo 2.

Isso faz da NGAL uma ferramenta sensível e importante no cenário clínico, devido ao seu baixo custo, fácil acesso e disponibilidade.

Além disso, é um biomarcador sensível que contribui para a detecção precoce, com uma ampla gama de avaliações de rotina, durante o tratamento da doença falciforme.

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Vitamina D, inibidor de crescimento de Mycobacterium tuberculosis

A tuberculose é principalmente uma doença pulmonar associada ao Mycobacterium tuberculosis . A progressão da doença dependerá da resposta do sistema imunológico, cuja eficácia é afetada por fatores externos e internos, como a genética.

Entre os fatores externos estão o estado fisiológico e nutricional do paciente. Estudos indicam que a deficiência de vitamina D pode estar diretamente relacionada à regulação do sistema imunológico.

Dessa maneira, as ações imunomoduladoras do referido sistema em M. tuberculosis seriam afetadas . A possibilidade aumentada de contrair tuberculose pode estar relacionada a um baixo nível de vitamina D.

A relevância clínica indica que a terapia antituberculose induzida pela vitamina D3 poderia atuar como um complemento ao tratamento da tuberculose.

Referências

  1. Atere AD, Ajani OF, Akinbo DB, Adeosun OA, Anombem OM (2018). Níveis séricos de lipocalina associada à gelatinase neutrófila (NGAL) como preditor de lesão renal aguda em indivíduos com células falciformes. J Biomédica. Recuperado de jbiomeds.com
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  3. Smith RC1, Rhodes SJ. (2000) Aplicações da biologia do desenvolvimento à medicina e agricultura animal. Recuperado de ncbi.nlm.nih.go
  4. Ngan Huang, Sarah Heilshorn (2019). Hidrogéis modificados por proteínas para melhorar a eficácia da terapia de injeção baseada em células-tronco em um modelo murino para doença arterial periférica Universidade de Stanford. Recuperado de chemh.stanford.edu.
  5. Nathan Collins (2018) Os pesquisadores usam o zinco para direcionar as células produtoras de insulina com o medicamento regenerativo. Universidade de Stanford Recuperado de chemh.stanford.edu.
  6. Centro Nacional de Informação Biotecnológica (NCBI) (2003). Além da fronteira molecular: desafios para a química e a engenharia química. Retirado de: ncbi.nlm.nih.gov
  7. Soni P, Shivangi, Meena LS (2018) Modulador Imune da Vitamina D-An e Inibidor do Crescimento do Mycobacterium Tuberculosis H37Rv. Jornal de Biologia Molecular e Biotecnologia. Recuperado de imedpub.com.

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