7 APPLICAZIONI DELLA BIOLOGIA IN MEDICINA - BIOLOGIA - 2025

Le applicazioni della biologia in medicina sono tutti quegli strumenti pratici che la biomedicina offre nella diagnostica di laboratorio, nelle cure mediche e in ogni altro ambito legato alla salute.

La biologia medica offre un'ampia gamma di approcci tecnologici e scientifici, che potrebbero spaziare dalla diagnostica in vitro alla terapia genica. Questa disciplina della biologia applica la varietà di principi che governano le scienze naturali nella pratica medica.

Mycobacterium tuberculosis. Fonte: NIAID su Flickr. , tramite Wikimedia Commons

Per questo, gli specialisti svolgono indagini sui diversi processi fisiopatologici, tenendo conto dalle interazioni molecolari al funzionamento integrale dell'organismo.

Pertanto, la biomedicina offre nuove alternative in relazione alla creazione di farmaci, con livelli tossici inferiori. Contribuisce inoltre alla diagnosi precoce delle malattie e al loro trattamento.

Esempi di applicazioni della biologia in medicina

Terapia selettiva per l'asma

In precedenza si pensava che la SRS-A (sostanza a reazione lenta dell'anafilassi) giocasse un ruolo importante nell'asma, una condizione che affligge così tanto gli esseri umani.

Successive indagini hanno stabilito che questa sostanza è una miscela di leucotriene C4 (LTC4), leucotriene E4 (LTE4) e leucotriene D4 (LTD4). Questi risultati hanno aperto le porte a nuovi trattamenti selettivi per l'asma.

Il lavoro era finalizzato all'identificazione di una molecola che bloccasse specificamente l'azione di LTD4 nei polmoni, evitando così il restringimento delle vie aeree.

Di conseguenza, sono stati sviluppati farmaci contenenti modificatori dei leucotrieni da utilizzare nelle terapie per l'asma.

Selettività e farmaci antinfiammatori

I farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS) sono stati a lungo utilizzati nel trattamento dell'artrite. Il motivo principale è la sua elevata efficacia nel bloccare gli effetti dell'acido arachidonico, situato nell'enzima cicloossigenasi (COX).

Tuttavia, quando l'effetto della COX è inibito, impedisce anche la sua funzione di protettore gastrointestinale. Studi recenti indicano che la cicloossigenasi è costituita da una famiglia di enzimi, dove 2 dei suoi membri hanno caratteristiche molto simili: CO-1 e COX-2.

COX-1 ha un effetto gastroprotettivo, inibendo questo enzima, si perde la protezione del tratto intestinale. Il requisito fondamentale del nuovo farmaco sarebbe quello di inibire selettivamente la COX-2, per ottenere la permanenza di entrambe le funzioni: protettiva e antinfiammatoria.

Gli specialisti sono riusciti a isolare una molecola che attacca selettivamente la COX-2, quindi il nuovo farmaco offre entrambi i vantaggi; un antinfiammatorio che non provoca danni gastrointestinali.

Metodi alternativi di somministrazione del farmaco

I metodi tradizionali di somministrazione di pillole, sciroppi o iniezioni richiedono che la sostanza chimica entri nel flusso sanguigno, per essere dispersa in tutto il corpo.

Il problema sorge quando si verificano effetti collaterali in tessuti o organi per i quali il farmaco non è stato concepito, con l'aggravante che questi sintomi potrebbero manifestarsi prima del raggiungimento del livello terapeutico desiderato.

Nel caso del trattamento tradizionale di un tumore al cervello, il farmaco deve avere una concentrazione molto più alta del solito, a causa delle barriere emato-encefaliche. Come conseguenza di queste dosi, gli effetti collaterali potrebbero essere altamente tossici.

Per ottenere risultati migliori, gli scienziati hanno sviluppato un biomateriale che consiste in un dispositivo polimerico. Questo è biocompatibile e si dissolve rilasciando lentamente il farmaco. In caso di tumore al cervello, il tumore viene rimosso e vengono inseriti dischi polimerici costituiti da un farmaco chemioterapico.

Pertanto, il dosaggio sarà esattamente quello richiesto e verrà rilasciato nell'organo interessato, riducendo notevolmente i possibili effetti collaterali in altri sistemi corporei.

Idrogel proteici per aumentare l'efficacia della terapia iniettiva di cellule staminali

Nella terapia a base di cellule staminali, è importante che la quantità somministrata al paziente sia clinicamente adeguata. Inoltre, è necessario che la sua redditività sia mantenuta in situ.

Il modo meno invasivo per fornire cellule staminali è l'iniezione diretta. Tuttavia, questa opzione offre solo il 5% di vitalità cellulare.

Per soddisfare le esigenze cliniche, gli specialisti hanno sviluppato un sistema dimagrante e autorigenerante che comprende due proteine ​​che si autoassemblano in idrogel.

Quando questo sistema di idrogel viene somministrato, insieme alle cellule terapeutiche, ci si aspetta che migliori la vitalità cellulare in quei siti in cui esiste l'ischemia tissutale.

Viene anche utilizzato in caso di arteriopatia periferica, dove è prioritario mantenere la vitalità delle cellule che consentono il flusso sanguigno negli arti inferiori

Zinco per attaccare le cellule che producono insulina

L'iniezione di insulina funziona controllando i sintomi del diabete. I ricercatori propongono di agire direttamente sulle cellule beta del pancreas che generano insulina. La chiave potrebbe essere l'affinità di queste cellule per lo zinco.

Le cellule beta accumulano zinco circa 1.000 volte di più rispetto al resto delle cellule che compongono i tessuti circostanti. Questa caratteristica viene utilizzata per identificarli e applicare selettivamente farmaci che promuovono la loro rigenerazione.

Per fare questo, i ricercatori hanno collegato un agente chelante dello zinco a un farmaco che rigenera le cellule beta. Il risultato indica che il farmaco si è anche fissato sulle cellule beta, facendole moltiplicare.

In un test condotto sui ratti, le cellule beta si sono rigenerate circa il 250% in più rispetto ad altre cellule.

NGAL come predittore di danno renale acuto

La lipocalina associata alla gelatinasi neutrofila, nota con l'acronimo NGAL, è una proteina utilizzata come biomarcatore. Il suo ruolo è rilevare la lesione renale acuta in individui con cellule falciformi. In questi tipi di pazienti, la misurazione del siero potrebbe predire l'insorgenza della malattia.

I disturbi renali, come l'aumento della creatinina e dell'urea, sono una delle complicanze dell'anemia falciforme. La ricerca associa NGAL con nefropatia in pazienti con diabete di tipo 2.

Ciò rende NGAL uno strumento sensibile e importante in ambito clinico, grazie al suo basso costo, facile accesso e disponibilità.

Inoltre, è un biomarcatore sensibile che contribuisce alla diagnosi precoce, con una gamma molto ampia per la valutazione di routine, durante la gestione dell'anemia falciforme.

Vitamina D, inibitore della crescita del Mycobacterium tuberculosis

La tubercolosi è principalmente una malattia polmonare associata al Mycobacterium tuberculosis. La progressione della malattia dipenderà dalla risposta del sistema immunitario, la cui efficacia è influenzata da fattori esterni ed interni, come la genetica.

Tra i fattori esterni vi sono lo stato fisiologico e nutrizionale del paziente. Gli studi indicano che la carenza di vitamina D può essere direttamente correlata a una regolazione alterata del sistema immunitario.

In questo modo verrebbero influenzate le azioni immunomodulatorie di detto sistema su M. tuberculosis. La maggiore possibilità di contrarre la tubercolosi potrebbe essere correlata a un basso livello di vitamina D.

La rilevanza clinica indica che la terapia antitubercolare indotta dalla vitamina D3 potrebbe agire in aggiunta al trattamento della tubercolosi

Riferimenti

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