Πώς η Βιοτεχνολογία βοηθά την Ιατρική στη διάγνωση, στην πρόληψη και στη θεραπεία: φαρμακευτικές πρωτεΐνες από βακτήρια, μονοκλωνικά αντισώματα, εμβόλια νέας γενιάς, αντιβιοτικά, γονιδιακή θεραπεία και το πρόγραμμα του ανθρώπινου γονιδιώματος.
Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΤΕΥΧΟΣ Β΄ΚΕΦ. 815 ΛΕΠΤΑ
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη, γραμμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Μπορεί να έχει λάθη: πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Πριν από το ανασυνδυασμένο DNA οι φαρμακευτικές πρωτεΐνες υπήρχαν σε ελάχιστες ποσότητες και κόστιζαν πολύ· σήμερα έχουν κλωνοποιηθεί ανθρώπινα γονίδια για πάνω από 300 τέτοιες πρωτεΐνες. Η ινσουλίνη (51 αμινοξέα, πεπτίδια Α και Β με δισουλφιδικούς δεσμούς) ερχόταν πριν το 1982 από πάγκρεας χοίρων και βοοειδών και προκαλούσε αλλεργίες.
Για τη βακτηριακή ινσουλίνη: συνολικό mRNA από κύτταρα παγκρέατος, cDNA βιβλιοθήκη σε πλασμίδια, μετασχηματισμός βακτηρίων, επιλογή του κλώνου, καλλιέργεια σε βιοαντιδραστήρα και ενζυμική μετατροπή της προϊνσουλίνης σε ινσουλίνη.
Με τον ίδιο τρόπο φτιάχνονται η αυξητική ορμόνη της υπόφυσης (η έλλειψή της προκαλεί νανισμό, ανασυνδυασμένη από το 1985), η ερυθροποιητίνη των νεφρών (1989) και οι ιντερφερόνες α, β, γ, αντιιικές πρωτεΐνες των μολυσμένων κυττάρων που κάνουν τα γειτονικά να εμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό του ιού.
Κάθε αντίσωμα αναγνωρίζει μία περιοχή του αντιγόνου, τον αντιγονικό καθοριστή· μονοκλωνικά λέγονται όσα φτιάχνει ένας κλώνος Β-λεμφοκυττάρων. Από το 1975 παράγονται με υβριδώματα: αντιγόνο σε ποντίκι, απομόνωση Β-λεμφοκυττάρων από τον σπλήνα, σύντηξη με καρκινικά κύτταρα.
Τα μονοκλωνικά αντισώματα χρησιμεύουν ως ανοσοδιαγνωστικά (π.χ. ομάδες αίματος, τεστ κύησης), ως θεραπευτικά που μεταφέρουν αντικαρκινικά φάρμακα ειδικά στα καρκινικά κύτταρα και στον έλεγχο της ανοσολογικής συμβατότητας οργάνων για μεταμόσχευση.
Τα παραδοσιακά εμβόλια (νεκρό ή εξασθενημένο παθογόνο) έχουν όρια: δεν καλλιεργούνται όλα τα παθογόνα, κάποιοι ιοί αναπτύσσονται αργά, το προσωπικό εκτίθεται, και για ορισμένες ασθένειες όπως το AIDS δεν έχει βρεθεί εμβόλιο. Η νέα γενιά βασίζεται σε κλωνοποιημένα γονίδια: υπομονάδες (μόνο η αντιγονική πρωτεΐνη), αβλαβείς ιοί που τροποποιήθηκαν γενετικά ώστε να φτιάχνουν το αντιγόνο (π.χ. ιός δαμαλίτιδας) και γυμνό DNA.
Τα αντιβιοτικά είναι προϊόντα μικροοργανισμών που σκοτώνουν άλλους μικροοργανισμούς ή σταματούν την ανάπτυξή τους· έχουν απομονωθεί πάνω από 8.000, τα σημαντικότερα από το Streptomyces. Το ανασυνδυασμένο DNA στοχεύει στην κλωνοποίηση των γονιδίων της βιοσύνθεσής τους, σε ισχυρότερα αντιβιοτικά με λιγότερες παρενέργειες και σε στελέχη με μεγαλύτερη απόδοση.
Η γονιδιακή θεραπεία προσθέτει φυσιολογικό αλληλόμορφο σε σωματικά κύτταρα, χωρίς να αντικαθιστά το μεταλλαγμένο, άρα δεν κληρονομείται. Πρώτη εφαρμογή το 1990, ex vivo, σε ανεπάρκεια της απαμινάσης της αδενοσίνης (ADA), με ιό-φορέα σε λεμφοκύτταρα και επαναλαμβανόμενες εγχύσεις· in vivo το 1993 στην κυστική ίνωση με αδενοϊό. Το πρόγραμμα του ανθρώπινου γονιδιώματος (3×10⁹ ζεύγη βάσεων) ξεκίνησε το 1986, ολοκληρώθηκε το 2001 και έδειξε λιγότερα από 40.000 γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες.
Από το mRNA κυττάρων του παγκρέατος φτιάχνεται cDNA βιβλιοθήκη σε πλασμίδια, με τα οποία μετασχηματίζονται βακτήρια. Επιλέγεται ο κλώνος με το γονίδιο της προϊνσουλίνης, αναπτύσσεται σε βιοαντιδραστήρα, και η προϊνσουλίνη που συλλέγεται γίνεται ινσουλίνη όταν ένα ένζυμο αφαιρέσει το ενδιάμεσο πεπτίδιο.
Τι είναι τα υβριδώματα και γιατί χρειάζονται;
Είναι κύτταρα που προκύπτουν από σύντηξη Β-λεμφοκυττάρων με καρκινικά κύτταρα. Τα Β-λεμφοκύτταρα μόνα τους δεν επιβιώνουν σε καλλιέργεια· τα υβριδώματα επιβιώνουν, φυλάσσονται στην κατάψυξη και παράγουν σε μεγάλες ποσότητες ένα μονοκλωνικό αντίσωμα.
Ποια είναι η διαφορά ex vivo και in vivo γονιδιακής θεραπείας;
Στην ex vivo τα κύτταρα του ασθενούς τροποποιούνται έξω από τον οργανισμό και ξαναμπαίνουν σε αυτόν, όπως στην ανεπάρκεια ADA το 1990. Στην in vivo ο φορέας με το φυσιολογικό γονίδιο εισάγεται απευθείας στον οργανισμό, όπως στην κυστική ίνωση το 1993. Και στις δύο το γονίδιο μπαίνει σε σωματικά κύτταρα, άρα δεν περνά στους απογόνους.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.