Красная биотехнология

Из-за недостатков в форме или содержании эта статья была зарегистрирована в биологии обеспечения качества для улучшения. Это сделано для того, чтобы довести качество статей по биологии до приемлемого уровня. Пожалуйста, помогите улучшить эту статью! Статьи, которые не были существенно улучшены, при необходимости могут быть удалены.

Более подробную информацию читайте в минимальных требованиях к статьям по биологии .

Многие красные биотехнологические продукты производятся в ферментерах, таких как этот для производства вакцин.

Красная биотехнология , также известная как медицинская биотехнология , включает области биотехнологии, которые занимаются разработкой терапевтических и диагностических процессов - от биочипов для медицинской диагностики до персонализированной медицины, производства лекарств и генной терапии.

история

Современная история красной биотехнологии началась с открытия мира микробов и, следовательно, многих патогенов в конце 15 века. Другой важной вехой стало триумфальное продвижение антибиотиков с открытием пенициллина в 1928 году Александром Флемингом .

Открытие структуры двойной спирали ДНК с помощью Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик в 1953 году был революционным . С тех пор было сделано множество новых открытий в клеточной и молекулярной биологии.

Геном человека расшифровывается с 2000 года , и исследования все больше сосредотачиваются на геномах других организмов. Кроме того, исследуются отдельные белки или все белки, так называемый протеом .

Объектами интереса красной биотехнологии являются природные патогены и потенциальные продуценты активных ингредиентов, а также возможное исцеление болезней с помощью генной терапии.

Методы

Методы красной биотехнологии различаются в зависимости от цели и области применения. В этом отношении есть совпадение с другими областями биотехнологии и генной инженерии.

Генная терапия

Основное внимание в генной терапии уделяется знанию того, что некоторые заболевания (так называемые наследственные заболевания ) вызываются одним или несколькими дефектными генами, поэтому в соответствии с этим подходом излечение может быть достигнуто путем обмена дефектными генами. Одним из примеров этого является талассемия . Различают следующие подходы:

• При генной терапии in vitro клетки удаляются у пациента, генетически модифицируются, а затем возвращаются пациенту.
• В генной терапии in vivo пациента лечат непосредственно корректирующей ДНК в векторе (например, ретровирусах ), который предназначен для приведения ДНК в контакт с геномом клеток-мишеней.

Разработка новых лекарств

Биотехнологические препараты ( биофармацевтические препараты ) производятся путем генетической модификации микроорганизмов, домашнего скота или растений (пересечение с зеленой генной инженерией ). И организм-продуцент, и продукт можно итеративно изменять до тех пор, пока не будет создан желаемый активный ингредиент. Прикладная отрасль науки, охватывающая научные методы и методы разработки, тестирования, производства и лицензирования лекарств, называется фармацевтической биотехнологией . Часто можно выбрать из нескольких технологий. Одним из примеров этого является разработка добавок инсулина .

Производство биочипов для диагностики

Определенная ДНК или белки наносятся на носитель, а затем вводятся в контакт с материалом образца. Затем оцениваются реакции. Подобно микроматрице ДНК, белковая микроматрица содержит большое количество тестовых полей на очень маленьком пространстве.

области применения

Медицинская диагностика

Биотехнологические процессы можно использовать для быстрого и надежного обнаружения заболеваний и генетических дефектов, а также для заблаговременного выявления предрасположенности к определенным медицинским проблемам.

Генетические тесты преследуют следующие цели:

• Выявление инфекционных заболеваний (медицинская диагностика )
• Фармакогеномика (персонализированная медицина)
  • В некоторых случаях лекарства не действуют. Генетическая особенность может гарантировать немедленное повторное разложение лекарства, например, если пациент принадлежит к этой генетической группе. Затем ему потребуется более высокая дозировка или другой препарат для достижения желаемого эффекта. То же касается и необычных побочных эффектов.
  • Биочип , кредитная карта размера и лабораторно-независимый измерительный прибор будет использоваться в области диагностики в будущем. С помощью биочипа генетические данные пациента можно было получить за очень короткое время. Биочипы могут радикально изменить медицину будущего. Это должно ускорить разработку новых активных веществ и позволить более раннее обнаружение заболеваний. Они позволяют индивидуальную дозировку и применение лекарств без побочных эффектов, потому что они позволяют индивидуализировать медицину ( персонализированная медицина ), так называемая фармакогеномика.
  • Если врач знает генетическую конституцию своего пациента, которую он может определить с помощью биочипа, он может легко увеличить дозу препарата или изменить его. Он может настроить пациента индивидуально.
• Доказательство наследственных заболеваний ( пренатальная диагностика ): с помощью генетической диагностики можно выявить генетические изменения и провести специальное лечение.
• Идентификация людей, например, для борьбы с преступностью
• Разъяснение семейных отношений, например B .: тесты на отцовство
• Популяционная генетика - понимание путей распространения популяции , например Б. человека

Производство лекарств

• Классический путь к эффективному лекарству обычно чрезвычайно трудоемок, продолжителен и рискован. Долгое время активные ингредиенты можно было найти только с помощью случайных тестов; На помощь пациентам уходит от 10 до 15 лет. Генетическая диагностика и биотехнологические процессы не только упрощают и ускоряют процесс открытия и производства лекарств, но также улучшают тестирование их эффективности и снижают вероятность побочных эффектов. Кроме того, некоторые активные ингредиенты невозможно синтезировать химическим способом из-за их сложности . Генно-инженерные активные ингредиенты, такие как инсулин , вакцины , интерферон , гормоны роста или факторы свертывания крови , сегодня являются стандартом. Многие новые активные ингредиенты, полученные с помощью генной инженерии, находятся в разработке. При их разработке и производстве необходимо соблюдать меры безопасности, которые определены в Германии Законом о генной инженерии и подробно описаны в Постановлении о безопасности генной инженерии . Работа в лаборатории или на производстве проходит с определенным уровнем безопасности (от S1 до S4).
• Красная биотехнология используется в первую очередь для лечения болезней, для которых традиционные лекарства и процедуры пока не предоставляют возможности лечения или предоставляют лишь ограниченные возможности. В частности, в качестве цели часто упоминается борьба с различными видами рака посредством целенаправленного вмешательства в механизмы контроля роста опухоли. При лечении опухолей , а также при других медицинских процедурах важной подцелью является целевое использование лекарственного средства, при котором активный ингредиент высвобождается только в пораженной ткани, чтобы не перегружать остальной организм без необходимости. Даже если на эти системы доставки лекарств возлагаются большие надежды , особенно в области исследований рака , они не ограничиваются этой подобластью.

Генная терапия

→ Основная статья: Генная терапия

Лекарства, полученные из микроорганизмов, могут помочь излечить не только болезни, но и собственные гены или клетки организма. С помощью генной терапии можно надеяться лечить генетические дефекты:

Формы терапии:

• Гены как вакцины для мобилизации иммунной системы путем передачи иммуномодулирующих генов
• соматическая генная терапия : замещение, то есть замещение генетического дефекта. Клетки удаляются из организма пациента, они размножаются, генетически модифицируются и повторно имплантируются, или «исцеляющие» гены пытаются достичь места назначения с помощью векторов. Это также включает перенос генов самоубийства d. ЧАС. Гены, которые должны вести вырожденные гены к «самоубийству».
• зародышевый д. ЧАС. спорное влияние на дефектные или несовершенные гены на стадии эмбриона

Регенеративная медицина

• Он занимается разработкой и применением процедур по исцелению больных или разрушенных тканей и органов.
• В так называемой тканевой инженерии выращивают ткань, которая в качестве эндогенного трансплантата может заменить дефектную ткань, такую ​​как хрящ, кости или кожа, путем посева клеток на биосовместимые и биоразлагаемые материалы. Оптимальная совместимость может быть обеспечена путем клонирования ткани пациента.
• Терапия стволовыми клетками все еще находится в стадии фундаментальных исследований . Стволовые клетки, которые еще не специализировались на определенной функции, могут быть специально запрограммированы и использованы в качестве донорского источника для трансплантатов, если собственные клетки организма потеряны в результате острых или хронических заболеваний: например, продуцирующие инсулин клетки поджелудочной железы , сердечной мышцы. клетки или нервные клетки.

До сих пор взрослые стволовые клетки , которые обнаруживаются у взрослых людей, могут быть преобразованы только в определенный тип клеток и воспроизведены в ограниченной степени . Поэтому исследования также проводятся на оплодотворенных яйцеклетках , оставшихся после искусственного оплодотворения. Однако в этом случае есть этические проблемы.

литература

• Б. Фезе, С. Домаш (ред.): Генная терапия в Германии. Междисциплинарный инвентарь. Дорнбург, 2011. ISBN 978-3-940647-06-1 . (2-е, обновленное и расширенное издание). (Скачать короткую версию в формате PDF; 634 кБ)
• Б. Мюллер-Ребер и др.: Второй отчет о генной инженерии. Анализ высоких технологий в Германии. Дорнбург, 2009. ISBN 978-3-940647-04-7 . ( Скачать как PDF )
• Фердинанд Хучо и др. (Ред.): «Генная терапия в Германии. Междисциплинарный перечень». Дорнбург, 2008. ISBN 978-3-940647-02-3 .
• J. Schmidtke et al. (Ред.): Генетическая диагностика в Германии . Статус-кво и исследование проблем. Лимбург, 2007. ISBN 978-3-940647-00-9 . ( Скачать как PDF )
• AM Wobus et al.: Исследование стволовых клеток и клеточная терапия . Уровень знаний и общие условия в Германии. При участии Кристин Хаускеллер и Йохена Таупица. Мюнхен, 2006. ISBN 3-8274-1790-2 . ( Скачать как PDF )
• Фердинанд Хучо и др.: Отчет о генных технологиях . Анализ высоких технологий в Германии. Мюнхен, 2005. ISBN 3-8274-1675-2 . ( Скачать как PDF )

Индивидуальные доказательства

1. ↑ DECHEMA : Медицинская биотехнология . Проверено 16 января 2017 года.
2. ↑ Третий отчет о генетической инженерии: Третий отчет о генетической инженерии (PDF), стр. 12. 2015. По состоянию на 16 января 2017 г.