Перспективы развития биотехнологии в медицине реферат

Обновлено: 07.07.2024

Биотехнологией называется наука, занимающаяся изучением возможности использования живых организмов либо продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач.

При помощи биотехнологий обеспечиваются определенные потребности, такие как разработка медицинских препаратов, создание новых видов животных и растений или их модификация, что позволяет увеличить качество пищевых продуктов.

В качестве науки биотехнология зародилась в начале 70-х годов ХХ века. Отправной точкой послужила генная инженерия, когда ученым удалось перенести генетический материал из одного организма к другому без половых процессов, с применением рекомбинантной ДНК или РНК. Этот метод используется для улучшения или изменения определенного организма.

Биотехнологии в современной медицине

Биотехнологии, применяемые в медицины, делятся на две группы:

диагностические, которые бывают химическими и физическими
лечебные

Производственные процессы, в которых создаются биообъекты или вещества медицинского назначения, также относятся к медицинским. Это могут быть витамины. Ферменты, антибиотики, полисахариды, аминокислоты.

В медицине биотехнологии применяются для производства инсулина, для чего используются генно-модифицированные бактерии. Также биотехнологии в медицине применяются для создания эритропоэтина.

Эритропоэтин – это гормон, который стимулирует образование эритроцитов в костном мозге.

Биотехнологии в современной науке

Применение биотехнологий в современной науке играет важнейшую роль и приносит огромную пользу. В результате открытия генной инженерии появились возможности выведения новых сортов растений и пород животных, которые станут очень полезными для сельского хозяйства.

Готовые работы на аналогичную тему

Изучение биотехнологий не связано исключительно только с биологическими науками. Например, биотехнологии используются в микроэлектронике, где разработаны ион-селективные транзисторы на основе полевого эффекта. Также биотехнологии применяются для увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов. Особенно развитым направлением использования биотехнологий является их применение для очистки бытовых и сточных вод. Кроме перечисленных, в развитие биотехнологий внесли свой вклад и другие научные дисциплины. Таким образом, биотехнологии относят к комплексной науке.

Дефицит социально-экономических потребностей является еще одной причиной активного изучения биотехнологий. По мнению ученых, биотехнологии смогут помочь в решение таких проблем, как:

дефицит в некоторых регионах пресной или очищенной воды
загрязнение окружающей среды химическими веществами
недостаток энергетических ресурсов
необходимость в новых экологически чистых материалах
повышение уровня медицины и т.д.

Современные биотехнологии: применение на практике, этические проблемы

Биотехнологии являются не только наукой, но и сферой практической деятельности человека, которая занимается производством разного вида продукции при помощи живых клеток или организмов.

Генетика является теоретической основой биотехнологии. Практической основой биотехнологии является микробиологическая промышленность. Она, в свою очередь, получила активное развитие после открытия антибиотиков.

Объектами биотехнологий являются бактерии, вирусы, грибы, а также изолированные клетки и органоиды.

Основными сферами современных биотехнологий являются генетическая и клеточная инженерия в сочетании с биохимией.

Клеточная инженерия – это процесс выращивания клеток различных живых организмов в специально созданных условиях, а также исследования над ними.

Клеточная инженерия растений является самым успешным направлением, она дала возможность ускорения селекционных процессов, в результате чего время выведения нового сорта сократилось с 11 до 3 лет.

Генетическая инженерия – это область молекулярной биологии, которая изучает гены живых организмов, занимается выделением генов из клеток, а также проведением манипуляций над ними. Ферменты и векторы являются главными инструментами генной инженерии.

Клонированием называется процесс получения потомков, полностью идентичных прототипу. Первые опыты были проведены на растениях, клонирование происходило вегетативным путем.

Клонирование бактерий – это процесс искусственного размножения растений, которым управляет человек.

В конце ХХ ученые стали активно обсуждать возможность клонирования человека.

Генная инженерия проводит исследования микроорганизмов и человека. также она изучает заболевания, связанные с онкологией и иммунной системой.

Потенциал, открываемый биотехнологиями, огромен не только для науки, но и для других сфер деятельности. Использование биотехнологических методов предоставило возможность массового производства всех белков.

В будущем предполагается, что биотехнологии позволят улучшать растения и животных. При помощи генной инженерии будут бороться с наследственными заболеваниями.

Генная инженерия, являясь основным направлением в биотехнологии, ускоряет решение проблемы аграрного, энергетического, продовольственного кризиса.

Самое большое влияние биотехнологии оказывают на медицину и фармацевтику. Ожидается, что в будущем станет возможным лечение неизлечимых заболеваний.

В современной биотехнологии активно развивается отрасль микробного синтеза веществ, ценных для человека. еще одним важным направлением современных биотехнологий является получение экологически чистой энергии.

Однако существует ряд проблем, связанных с этической стороной исследования в области биотехнологий. После того, как информация о проведении опытов над эмбрионами человека и попытками клонирования стала достояние общественности, возникли бурные дискуссии на эту тему среди ученых и обычных людей. Поэтому подобные исследования подвергаются строгому регламентированию. следования этому регламенту является обязательным для всех ученых и исследователей. Стоит ли клонировать человека - это сложный вопрос. С одной стороны, это открывает новые возможности, а с другой - ни один ученый не может со стопроцентной уверенностью предсказать возможные последствия.

Биотехнология - это наука, которая на основе применения знаний в области микробиологии, биохимии, генетики, генной инженерии, иммунологии, химической технологии приборо- и машиностроения использует биологические объекты (микроорганизмы, клетки тканей животных и растений и др.) или молекулы (нуклеиновые кислоты, белки, ферменты, углеводы и др.) для целей промышленного производства полезных для человека и животных веществ и продуктов [5] .

Прикрепленные файлы: 1 файл

Документ Microsoft Word.docx

Мы живем в постоянно и стремительно меняющемся мире. Однако нас неизменно волнуют такие жизненно важные проблемы как охрана здоровья животных и людей, обеспечение их продовольствием и энергией, охрана окружающей среды. Все эти проблемы решает наука биотехнология [6].

Биотехнология играет огромную роль в медицине. Эта наука значительно облегчает разработку новых лекарственных препаратов, делая их быстродействующими, дешевыми, безопасными и более эффективными. Вместо того чтобы просто проводить клинические испытания, ученые сейчас уже изучают общие механизмы и закономерности возникновения заболеваний. С помощью моделирования они способны разрабатывать и изучать действие новых субстанций. Более 400 фармацевтических компаний по всему миру ведут исследования и разработку продуктов генной инженерии, с каждым годом количество этих продуктов растет, и по прогнозам, в течение нескольких следующих лет рынок будет насыщаться такими лекарствами [9].

В данной курсовой работе мы рассмотрим значение биотехнологии в медицине и ветеринарии, а также проблемы и перспективы развития биотехнологии в этих сферах.

1.Биотехнология в медицине.

Методы биотехнологии позволили синтезировать в промышленных количествах гормоны, витамины, ферменты и другие биологически активные вещества, производить антибиотики и вакцины, сыворотки [2].

Введение в лечебную практику антибиотических микробных лекарственных препаратов представляет собой важнейший вклад биотехнологии в решение проблем охраны здоровья человека. Антибиотики сегодня занимают первое место среди продукции мировой фармацевтической промышленности по объему производства, шире применения. Они используются при лечении таких тяжёлых заболеваний как туберкулёз, менингит, плеврит, пневмония и др. Отдельные антибиотики например блеомицин, применяются при лечении онкозаболеваний. Наибольшее применение находят четыре группы антибиотиков: пенициллины, цефалоспорины, тетрациклины, эритромицины.

В 40-70-е годы микробиологи и биохимики ежегодно открывали по 200 новых видов природных антибиотиков. В последующем (7-80-е годы) поток этих открытий увеличился до 300 новых видов в год и сегодня насчитывается более 6000 видов антибиотиков, более 100 из которых находят широкое применение в медицинской практике. Среди продуцентов антибиотиков 70% составляют актиномицеты, 20% - микомицеты, 7% - спорообразующие бактерии и около 2% - псевдомонады.

С середины 60-х годов микробиологическое производство антибиотиков получает дублера в химической промышленности. К этому времени были хорошо изучены молекулярная структура и механизмы действия многих природных антибиотиков. По мере расширения сфер практического использования антибиотиков происходила селекция патогенных микроорганизмов, устойчивых к антибиотическим веществам. В связи с этим в последнее время наибольшее значение получили технологии химической модификации природных антибиотиков. Интеграция биологической и химической технологии дала медицине новые эффективные лекарственные средства, например цефамицины, близкие по структуре к цефалоспоринам, обладающие эффективным действием против пенициллинустойчивых бактерий [7].

Антибиотики — самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными клетками. К этому же классу относятся противогрибковые агенты, противоопухолевые лекарства и алкалоиды. В 1980 г. мировое производство антибиотиков составляло примерно 25000 т, из них 17000 т — пенициллины, 5000 т — тетрациклины, 1200 т — цефалоспорины и 800 т — эритромицины. В 1945 г. Бротзу из Института гигиены в Кальари (Сардиния) выделил из пробы морской воды плесень Cephalosporium acremonium, синтезирующую несколько антибиотиков; один из них, цефалоспорин С, оказался особенно эффективен против устойчивых к пенициллину грамположительных бактерий.

Из нескольких тысяч открытых антибиотиков львиная доля принадлежит актиномицетам. Среди актиномицетов наибольший вклад вносит род Streptomyces, включая тетрациклины (один только вид Streptomyces griseus синтезирует более пятидесяти антибиотиков). Наиболее распространенными с коммерческой точки зрения оказались пенициллины, цефалоспорины и тетрациклины.

Антибиотики вырабатываются в результате совместного действия продуктов 10—30 генов, поэтому практически невозможно обнаружить отдельные спонтанные мутации, которые могли бы повысить выход антибиотика с нескольких миллиграммов на литр в штамме дикого типа до 20 г/л и более пенициллина или тетрациклина в промышленных штаммах Penicillium chrysogenum или Streptomyces auerofaclens. Эти высокопродуктивные штаммы были получены в результате последовательных циклов мутагенеза и селекции. В результате мутаций появились новые вторичные метаболиты, в том числе 6-деметилхлортетрациклин и 6-деметилтетрациклин. Определенные мутанты, так называемые идиотрофы, способны синтезировать только половину молекулы антибиотика, а среда должна быть обогащена другой ее половиной. Такая форма мутационного биосинтеза привела к открытию новых производных антибиотиков, среди них принадлежащие к аминоциклитольной группе [12].

К традиционным микробиологическим продуктам относятся строительные гормоны, которые синтезируются некоторыми видами актиномицетов. Такие гормональные препараты как картизон, преднезолон и другие широко применяются при лечении различных аллергических заболеваний, в том числе такого тяжелого как бронхиальная астма, а также ревматоидного артрита и ряда других недугов.

Применяются такие методы микробной трансформации, которые позволяют резко сократить число этапов химического синтеза кортизона. Кроме того, при производстве стероидных гормонов широко используют иммобилизованные микробные клетки. Спектр гормональных препаратов, производимых путем микробного синтеза, значительно пополнился в 80-е годы за счет пептидных гормонов, полученных методами генетической инженерии. Особо следует отметить такие антивирусные, антиопухолевые и иммуномодулирующие агенты, как интерфероны и интерлейкины. Все эти вещества вырабатываются в организме человека и животных и никогда небыли обнаружены у микроорганизмов. Возможность получения их “микробным” путем открывается только благодаря генной инженерии [2].

Биотехнология предоставляет медицине новые пути получения ценных гормональных препаратов. Особенно большие сдвиги произошли в последние годы в направлении синтеза пептидных гормонов.

Раньше гормоны получали из органов и тканей животных и человека (крови доноров, удаленных при операциях органов, трупного материала). Требовалось много материала для получения небольшого количества продукта.

Так, человеческий гормон роста (соматотропин) получали из гипофиза человека, каждый гипофиз содержит его не более 4 мг. В то же время для лечения одного ребенка, страдающего карликовостью, требуется около 7 мг соматотропина в неделю; курс лечения должен продолжаться несколько лет. С применением генноинженерного штамма Е. coli в настоящее время получают до 100 мг гормона роста на 1 л среды культивирования, что гораздо дешевле. Открываются перспективы борьбы не только с карликовостью, но и с низкорослостью - более слабой степенью дефицита соматотропина. Соматотропин способствует заживлению ран и ожогов, наряду с кальцитонином (гормоном щитовидной железы) регулирует обмен Са2+ в костной ткани [3].

Инсулин, пептидный гормон островков Лангерганса поджелудочной железы, представляет основное средство лечения при сахарном диабете. До недавнего времени инсулин получали из поджелудочной железы быка и свиньи. Широкомасштабное терапевтическое применение инсулина сдерживалось его высокой стоимостью и ограниченностью ресурсов. Путем химической модификации инсулин из животных удалось сделать неотличимым от человеческого, но это означало дополнительное удорожание продукта.

Компания Eli Lilly с 1982 г. производит генноинженерный инсулин на основе раздельного синтеза Е. coli его А - и В-цепей. Стоимость продукта значительно снизилась, получаемый инсулин идентичен человеческому. К лечению диабета приложена также технология инкапсулирования: клетки поджелудочной железы в капсуле, введенные однократно в организм больного, продуцируют инсулин в течение года.

Значителен вклад биотехнологии и в промышленное производство непептидных гормонов, в первую очередь стероидов. Методы микробиологической трансформации позволили резко сократить число этапов химического синтеза кортизона, гормона надпочечников, применяемого для лечения ревматоидного артрита. При производстве стероидных гормонов широко используют иммобилизованные микробные клетки, например Arthrobacter globiformis, для синтеза преднизолона из гидрокортизона. Имеются разработки по получению гормона щитовидной железы тироксина из микроводорослей, что также означает уменьшение затрат на производство лекарственного средства [8].

1.3. Производство ферментов

Ферменты составляют основу многих тестов, используемых в клинической медицине. Они применяются при автоматизированном анализе и биохимическом исследовании жидкостей организма, которые ведутся в биохимических лабораториях современных клиник. Примером таких ферментов могут быть глюкозооксидаза, гексокиназа, эстераза, алкогольдегидрогеназа. Иногда ферменты применяют в терапии (например, струптокиназу или урокиназу, которые оказывают мощное фибринолитическое действие при тяжелом тромбозе сосудов). По видимому, основные усилия в ближайшие несколько лет будут направлены на развитие технологии биодатчиков. Ферменты могут оказаться весьма полезными для контроля за концентрацией разнообразных веществ, интересующих клиницистов: промежуточных метаболитов, лекарственных препаратов и гормонов. Свою роль сыграет здесь биотехнология: она предоставит и обычные и редкие ферменты микробов, полученные как путем крупномасштабного их выращивания, так и с помощью технологии рекомбинантных ДНК [2].

Классификация ферментов основана на механизме их действия и включает 6 классов.

Ферменты как биокатализаторы обладают рядом уникальных свойств, например, таких как высокая каталитическая активность и избирательность действия. В ряде случаев ферменты обладают абсолютной специфичностью, катализируя превращение только одного вещества. Для каждого фермента существует свой оптимум рН, при котором его каталитическое действие максимально. При резком изменении рН ферменты инактивируются из-за необратимой денатурации. Ускорение реакции при повышении температуры также лимитировано определенными пределами, поскольку уже при температуре 40-50 о С многие ферменты денатурируют. Эти свойства ферментов приходится учитывать при разработке технологии нового препарата.

Поскольку ферменты - вещества белковой природы, в смеси с другими белками их количество определить практически невозможно. Наличие фермента в препарате может быть установлено лишь по протеканию той реакции, которую катализирует фермент. При этом количественную оценку содержания фермента можно дать, определив либо количество образовавшихся продуктов реакции, либо количество израсходовавшегося субстрата. За единицу активности фермента принимают то его количество, которое катализирует превращение одного микромоля субстрата в 1 минуту при заданных стандартных условиях - стандартная единица активности.

По решению Международного биохимического союза активность решено определять при t = 30 о С по начальной скорости реакции, когда концентрация насыщения фермента и временная зависимость близка к кинетике реакции нулевого порядка. Остальные параметры реакции индивидуальны для каждого фермента. Активность ферментного препарата выражается в микромолях субстрата, прореагировавшего под действием 1 мл ферментного раствора или 1 грамма препарата в оптимальных условиях за 1 минуту. Если ферментный препарат не содержит балласта, то его активность выражается в тех же стандартных единицах на 1 мг фермента. Если же есть балласт, то активность считается на 1 мг белка в ферментном препарате. Активность выпускаемого препарата - важнейший нормируемый показатель качества.

Основную часть ферментов, получаемых промышленным способом, составляют гидролазы. К ним относятся, в первую очередь амилолитические ферменты: α-амилаза, β-амилаза, глюкоамилаза. Их основная функция - гидролиз крахмала и гликогена. Крахмал при гидролизе расщепляется на декстрины, а затем до глюкозы. Эти ферменты применяются в спиртовой промышленности, хлебопечении [10].

Протеолитические ферменты образуют класс пептидгидролаз. Их действие заключается в ускорении гидролиза пептидных связей в белках и пептидах. Важная их особенность - селективный характер действия на пептидные связи в белковой молекуле. Например, пепсин действует только на связь с ароматическими аминокислотами, трипсин - на связь между аргинином и лизином. В промышленности протеолитические ферменты классифицируют по способности проявлять активность в определенной области рН:

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Стремительное развитие биологической науки, обусловленное появлением высокопроизводительных приборов и созданием методов манипулирования информационными биополимерами и клетками, подготовило фундамент для развития медицины будущего. В результате исследований последних лет были разработаны эффективные диагностические методы, появились возможности для рационального конструирования противовирусных, противобактериальных и противоопухолевых препаратов, средств генотерапии и геномного редактирования. Современные биомедицинские технологии все в большей степени начинают влиять на экономику и определять качество жизни людей.

С помощью современных медицинских технологий и фармпрепаратов сегодня удается излечивать многие болезни, представлявшие в прошлом огромную медицинскую проблему. Но с развитием практической медицины и ростом продолжительности жизни все более актуальной становится задача здравоохранения в самом прямом смысле этого слова: не просто бороться с болезнями, но поддерживать имеющееся здоровье, чтобы человек мог вести активный образ жизни и оставаться полноценным членом общества до глубокой старости.

Такую задачу можно решить, обеспечив постоянный эффективный контроль за состоянием организма, который позволил бы избегать действия неблагоприятных факторов и предупреждать развитие заболевания, выявляя патологический процесс на самом раннем этапе, и ликвидировать саму причину возникновения болезни.

Для управления здоровьем необходимо иметь эффективные и простые малоинвазивные методы ранней диагностики заболеваний и определения индивидуальной чувствительности к терапевтическим препаратам, а также факторам внешней среды. Например, должны быть решены (и уже решаются) такие задачи, как создание систем для генной диагностики и выявления возбудителей инфекционных заболеваний человека, разработка методов количественного определения белков и нуклеиновых кислот – маркеров заболеваний.

Отдельно стоит выделить создание методов ранней неинвазивной диагностики (жидкостная биопсия) опухолевых заболеваний, основанных на анализе внеклеточной ДНК и РНК. Источником таких нуклеиновых кислот служат как погибшие, так и живые клетки. В норме их концентрация относительно низка, но обычно возрастает при стрессе и развитии патологических процессов. При возникновении злокачественной опухоли в кровоток попадают нуклеиновые кислоты, выделяемые раковыми клетками, и такие характерные циркулирующие РНК и ДНК могут служить маркерами заболевания.

Сейчас на основе подобных маркеров разрабатываются подходы к ранней диагностике рака, методы прогнозирования риска его развития, а также оценки степени тяжести течения болезни и эффективности терапии. Например, в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН было показано, что при раке предстательной железы повышается степень метилирования определенных участков ДНК. Был разработан метод, позволяющий выделить из образцов крови циркулирующую ДНК и проанализировать характер ее метилирования. Этот способ может стать основой точной неинвазивной диагностики рака простаты, которой на сегодня не существует.

Важным источником информации о состоянии здоровья могут служить так называемые некодирующие РНК, т. е. те РНК, которые не являются матрицей для синтеза белков. За последние годы было установлено, что в клетках образуется множество различных некодирующих РНК, участвующих в регуляции самых разных процессов на уровне клеток и целого организма. Изучение спектра микроРНК и длинных некодирующих РНК при различных состояниях открывает широкие возможности для быстрой и эффективной диагностики. В Институте молекулярной и клеточной биологии СО РАН (ИМКБ СО РАН, Новосибирск) и ИХБФМ СО РАН идентифицирован ряд микроРНК – перспективных маркеров опухолевых заболеваний.
Клеточная инженерия
Клеточная инженерия - метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции. При гибридизации искусственно объединяют целые клетки с образованием гибридного генома. Клеточная реконструкция связана с созданием жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток (ядра, цитоплазмы, хромосом и др.). Клеточная инженерия используется для решения теоретических проблем в биотехнологии, для создания новых форм растений, обладающих полезными признаками и одновременно устойчивых к болезням и т. п.
Примеры использования клеточной инженерии: возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, создание химерных животных. Таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.
Клонирование
Клонирование - “получение идентичных потомков при помощи бесполого размножения” По-другому определение клонирования звучит так “Клонирование - это процесс изготовления генетически идентичных копий отдельной клетки или организма”. То есть эти организмы похожи не только внешне, но и генетический код, заложенный в них, одинаков.
Одной из главных задач в данной области является создание коров, в молоке которых будет содержаться сыворотка человеческого алгаомина. Эта сыворотка используется для лечения ожогов и иных травм, и мировая потребность в ней составляет от 500 до 600 тон в год. Это одно направление. Второе-создание органов животных, которые можно будет использовать для трансплантации человеку. “Во всех странах существует серьезный недостаток донорских органов почек, сердец, поджелудочных желез, печени. Поэтому идея, что можно создать практически конвейерное производство транс генетических свиней, по графику поставляющих такие органы для пациентов, специально подготовленных для приема этих органов, вместо того, чтобы отчаянно пытаться найти подходящую ткань у донора-человека - такая идея является волнующей перспективой”.
Первым, кто доказал возможность искусственного получения
близнецов, был немецкий эмбриолог Дриш. Разделив клетки двуклеточного зародыша морского ежа, он получил два генетически идентичных организма.
Первые успешные опыты по трансплантации ядер клеток тела в яйцеклетку осуществили в 1952 году Бриге и Кинг, проводившие опыты с амебами. А в 1979 году англичанин Виладсен разработал метод получения однояйцевых близнецов из эмбрионов овцы и коровы. Однако развития эмбрионов добиться не удалось” А в 1976 году Дж. Гердон доказал возможность клонирования на лягушках. Однако лишь в 1983 году учёным удалось получить серийные клоны взрослых амфибий. В США (1952) У. Р. Бриггс и Т. Дж. Кинг, в Англии Д. Б. Гордон (1960) получили генетические копии лягушки, а в 1997 году шотландец И. Уилмут получает хирургическим путём знаменитую овцу Долли - генетическую копию матери. Для этого из клеток её вымени было взято ядро для пересадки в яйцеклетку другой овцы. Успеху способствовало то, что взамен инъецирования нового ядра применялись воздействия, приводящие к слиянию лишённой ядра яйцеклетки с обычной неполовой клеткой. После этого яйцеклетка с заменённым ядром развивалась как оплодотворённая. Очень важно, что этот метод позволяет взять ядро клонируемой особи в зрелом возрасте, когда уже известны её важные для человека хозяйственные признаки. Профессор Нейфах и его коллеги из Института биологии развития Российской медицины недавно скопировали каспийского осетра. Основной аргумент российских биологов - они пытаются спасти каспийского осетра как вид. По размерам искусственные осетры, правда, пока не дотягивают до нормы, но, как утверждают исследователи, это уже технические трудности.
А ученые из университета штата Висконсин опробовали новую методику клонирования млекопитающих, отличную от той, что применялась учеными из Рослингского института, вырастившими Долли. В качестве основного исходного материала новаторы использовали яйцеклетку коровы. Ее лишали так называемого генетического кода и имплантировали молекулы ДНК других клонируемых животных свиньи, крысы, овцы или обезьяны. При этом источником наследственного материала служили клетки тканей взрослых особей, взятые, например, из свиного или крысиного уха. После искусственного оплодотворения из коровьей яйцеклетки, получившей новую генетическую информацию, развивался зародыш другого млекопитающего - копия генетического донора. Таким образом, ученым удалось благополучно вырастить в лабораторных условиях эмбрионы свиньи, крысы, овцы, обезьяны да и самой коровы.
Специалисты из Висконсинского университета уверены, что их исследования имеют важное значение для развития генной инженерии и изучения возможностей генетического донорства. Руководители этих работ Нил Ферст, одним из первых в США приступивший к опытам по клонированию коров, и Таня Доминко полагают, что использованная ими методика в будущем сможет помочь сохранению исчезающих и редких видов животных.
Сейчас перед людьми не стоит вопроса: “Клонировать или нет? ” Конечно, клонировать. Благодаря этому открываются новые возможности. Например, в сельском хозяйстве можно получить высоко продуктивных животных или животных с человеческими генами. А также клонирование органов и тканей-задача номер один в траспланталогии. Стоит другой вопрос: “Разрешить ли клонирование человека? ” С одной стороны это возможность бездетных людей иметь своих собственных детей, а с другой-возможность получения новых Наполеонов и Гитлеров, а также получение клонов для последующего использования их в качестве доноров необходимых органов.
Трансплантация клонируемых органов способна спасти миллионы людей, умирающих по всему свету из-за дефицита органов, который создается, кстати, из-за всевозможных ограничений, навязанных "моралистами": целостность трупа и его неприкосновенность после смерти. Вторым важным следствием трансплантации клонируемых частей тела может стать пересадка утраченных органов: рук, ног, глаз и т. д. Лишить людей надежды забыть про инвалидность и стать нормальными людьми.
Микробиом как объект и субъект терапии

В медицине биотехнологические приемы и методы играют ведущую роль при создании новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов, предназначенных для ранней диагностики и лечения различных заболеваний. Дальнейший прогресс человечества во многом связан с развитием биотехнологии. То, что казалось в медицинской практике фантастическим вчера, уже сегодня постепенно внедряется в реальную жизнь. В целом, биотехнология представляет собой систему приемов, позволяющих получать промышленным способом ценные продукты за счет использования процессов жизнедеятельности живых организмов.
В фармацевтической промышленности биотехнологии применяются для производства антибиотиков, иммунобиологических препаратов, генно-инженерных лечебно-профилактических препаратов, для производства энзимов, биологически активных веществ и других медицинских препаратов. Важным направлением биотехнологий в медицине является использование биотехнологий для реконструкции тканей и органов человека с использованием стволовых клеток.
Одним из перспективных направлений является использование нанотехнологий в медицинских целях, создание новых носителей и средств целевой доставки лекарственных препаратов.
Новые биологические технологии используются в диагностике и лечении сердечно-сосудистых, онкологических, аллергических и эндокринных заболеваниях.
Объективно можно констатировать, что инновации генных, информационных и иных технологий потенциально обладают уникальной возможностью победоносно воздействовать на многие болезни современности, целенаправленно вносить требуемые коррективы в геном человека, значительно увеличивать продолжительность жизни, восстанавливать или заменять стареющие органы на новые в рамках регенеративной медицины, вести беременность вне стенок утробы матери, дистанционно консультировать, обследовать, оперировать пациентов и наблюдать за состоянием их здоровья в режиме онлайн и многое другое, что сложно было прогнозировать буквально ещё несколько десятилетий назад.
Список используемых источников

С 80-х гг. активно начались работы по секвенированию (определение их первичной аминокислотной или нуклеотидной последовательности) геномов, в середине 90-х гг. был разработан проект генома человека и животных. Это стимулировало рост инноваций для биотехнологических разработок лекарств и другие крупнейшие прорывы в области геномики микроорганизмов. Возникла новая стадия развития биотехнологии — суперсовременная биотехнология, ориентированная преимущественно на медицину: более 70% всех исследований и практических результатов связано с получением фармацевтических и биомедицинских препаратов.

Файлы: 1 файл

РЕФЕРАТ 1.docx

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Студент группы ХТБ – 220

Профессор кафедры ХТПУ

1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

2. Медицинская биотехнология в контексте человеческого развития 5-10

3. Молекулярная медицина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-18

3.1.Универсальная вакцина от гриппа — мечты и реальность . .11-13

3.2. Ствол и ветки: стволовые клетки. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .13-15

3.3. Наномедицина будущего: трансдермальная доставка с использованием наночастиц. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-16

3.4. Тканевая инженерия – окно в современную медицину. . . .17-18

5. Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6. Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Главная цель применения - более полное использование потенциала живых организмов в интересах хозяйственной деятельности человека.

Рождение биотехнологии обусловлено потребностями общества в новых, более дешевых продуктах для народного хозяйства, в том числе медицины и ветеринарии, а также в принципиально новых технологиях. Еще в середине прошлого века стали внедряться новые подходы в биотехнологии, в связи с тем, что совершенствование методов микробиологии и химического мутагенеза дало возможность получать высокопродуктивные штаммы. Было обнаружено много полезных для человека микробиологических продуктов, и, прежде всего — различные лекарственные соединения. Первый антибиотик – пенициллин – был введен в 1940 году. В след за пенициллином были открыты и другие антибиотики (эта работы продолжается и поныне). Первое биотехнологическое лекарство – рекомбинантный человеческий инсулин – появилось в 1982 году. За последние 40 лет создано более 200 биотехнологических лекарств, и еще более 400 находятся на стадии исследований. В 1953 Уотсон и Крик определили структуру молекулы ДНК. С 1961-1966 расшифрован генетический код.

С 80-х гг. активно начались работы по секвенированию (определение их первичной аминокислотной или нуклеотидной последователь ности) геномов, в середине 90-х гг. был разработан проект генома человека и животных. Это стимулировало рост инноваций для биотехнологических разработок лекарств и другие крупнейшие прорывы в области геномики микроорганизмов. Возникла новая стадия развития биотехнологии — суперсовременная биотехнология, ориентированная преимущественно на медицину: более 70% всех исследований и практических результатов связано с получением фармацевтических и биомедицинских препаратов.

Биотехнология использует продукцию клеток как сырье, которое в результате технологической обработки превращается в конечный продукт. С помощью биотехнологии получают множество продуктов, используемых в различных отраслях:

- медицине (антибиотики, витамины, ферменты, аминокислоты, гормоны, вакцины, антитела, компоненты крови, алкалоиды, пищевые белки, нуклеиновые кислоты, нуклеозиды, нуклеотиды);

- ветеринарии и сельском хозяйстве (кормовой белок: кормовые антибиотики, витамины, гормоны, вакцины);

- пищевой промышленности (аминокислоты, пищевые белки, липиды, сахара, спирты, дрожжи);

- химической промышленности (ацетон, этилен, бутанол);

- энергетике (биогаз, этанол).

2. Медицинская биотехнология в контексте человеческого развития.

Нет такого экспериментального подхода или исследовательского направления в биотехнологии, которые бы не получили применения в медицине. Вот почему столь многообразны связи между биотехнологией и самой гуманной из всех наук.

Важнейшим открытием явилась разработанная в 1975 Г. Келером и С. Мильштейном техника использования гибридом для получения моноклональных антител желаемой специфичности. Моноклональные антитела используют как уникальные реагенты, для диагностики и лечения различных заболеваний.

Изобретение лазера и его применение в медицине позволило усовершенствовать хирургические инструменты. Впервые лазерный скальпель использовал X. Верной Инграм в 1964 г., выполнив операцию на глазах. С тех пор с помощью лазера проводят самые сложные хирургические операции.

В конце 50-х гг. XX в. начали делать пересадку органов - печени, почек, легких, поджелудочной железы и кишок. А в 1967 г. хирург из ЮАР Кристиан Барнард сделал первую в истории операцию по пересадке сердца. В 1980-е гг. был обнаружен синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) - неизвестная прежде болезнь, которая быстро распространилась по всей планете, в особенности в африканских и азиатских странах. Ученые до сих пор ищут эффективный способ ее лечения. В 1994 году для централизации решения всех задач, связанных с разработкой и подготовкой к клиническому применению новых видов биопротезов для сердечно-сосудистой хирургии, в Центре организован научно-производственный отдел Медицинской биотехнологии. С 2001 года в отделе развивается новое направление - разработка медицинских биологических клеев для сердечно-сосудистой хирургии. В настоящее время создана двухкомпонентная клеевая композиция на желатино-резорциновой основе. Успешно пройдена клиническая апробация, клей рекомендован к применению в медицинской практике.

Высокие медицинские технологии последнего времени подняли человечество на новую ступень социальной эволюции, позволив кардинальным образом изменить вектор его (человечества) развития. При этом экспоненциальному прогрессу в сфере клинической и профилактической медицины, равно как и в фармацевтической промышленности существенно способствовали выдающиеся достижения в биотехнологии, а также других областях науки и техники.

То, что казалось в медицинской практике фантастическим вчера, уже сегодня постепенно внедряется в реальную жизнь. Объективно можно констатировать, что инновации генных, информационных и иных технологий потенциально обладают уникальной возможностью победоносно воздействовать на многие болезни современности, целенаправленно вносить требуемые коррективы в геном человека, значительно увеличивать продолжительность жизни, восстанавливать или заменять стареющие органы на новые в рамках регенеративной медицины, вести беременность вне стенок утробы матери, дистанционно консультировать, обследовать, оперировать пациентов и наблюдать за состоянием их здоровья в режиме онлайн и многое другое, что сложно было прогнозировать буквально ещё несколько десятилетий назад.

Нужно сказать, что одной из отраслей, которая гармонично влилась в отмеченный выше поток технологической революции, является фармацевтика. К препаратам, в производстве которых применяется биотехнология, относятся, в частности:

природные / полусинтетические антибиотики, способные подавлять рост живых клеток;
стероидные гормоны;
моно- и комплексные лекарства на основе аминокислот: глицин, глутамин, метионин и др.;
водорастворимые (B₁, B₂, B₃, B₅, B₆, B₁₂, C) и жирорастворимые (A, D, E, K) витамины, имеющие высокую биологическую ценность и служащие активным биокатализатором метаболических процессов в организме;
оптимизирующие микробиологический статус пробиотики, включающие в себя бифидо- и молочнокислые бактерии, лактобациллы, некоторые штаммы энтерококков;
ферменты (энзимы), участвующие в биохимических реакциях внутри и вне живых организмов;
вакцины (в частности, получаемые за счёт технологии рекомбинантных ДНК), усиливающие защитные функции иммунной системы к деструктивным микроорганизмам и патогенным вирусам;
рекомбинантный и лейкоцитарный интерферон для лечения вирусных гепатитов и т. д.

Говоря о медицинской биотехнологии, нельзя не отметить её исключительный вклад в борьбу со старением, что стало возможным благодаря открытиям в молекулярной биологии, разгадке структуры ДНК, расшифровке генома человека и иным успехам в этой области. Представляется, что дальнейшее развитие генетической инженерии, являющейся одной из наиболее могущественных прикладных биотехнологических инструментов, даст мощный импульс таким передовым ответвлениям, как генодиагностика и генотерапия. Они принципиально улучшат качество медицинского обслуживания населения и позволят уже на эмбриональной стадии точно выявлять и в щадящем для всего организма режиме устранять зачатки тех или иных заболеваний (генетических, онкологических, инфекционных).

В контексте рассматриваемой проблематики особо нужно выделить зарождающуюся ныне нанобиотехнологию, которая, гармонично вобрав в себя прогрессивные методы биотехнологии и нанотехнологии, делает реальным, к примеру, адресную доставку лекарственных средств в нанокапсулах, проведение хирургических операций с помощью высокоточных наноинструментов, изготовление биореакторов для выращивания стволовых клеток (способных обновлять или замещать повреждённые или утраченные клеточные структуры), создание биосенсоров и зондовых микроскопов, фильтрацию жидкостей организма от вредных веществ с помощью мембран с нанопорами, производство антибактериальных перевязочных материалов с пропиткой из мгновенно останавливающей кровотечение жидкости.

Вместе с тем, несмотря на показанные выше очевидно созидательные составляющие частной медицинской биотехнологии, имеется и ряд дискуссионных вопросов, особенно связанных с такими проблемами, как недостаточная изученность последствий от генетического манипулирования, сложность с определением пределов допустимого антропогенного вмешательства в биологические процессы, а также морально-этическая неоднозначность генно-инженерной деятельности в плоскости человеческого достоинства.

Медицинские биотехнологии подразделяются на диагностические и лечебные.

Диагностические медицинские биотехнологии подразделяются на химические (определение диагностических веществ и параметров их обмена) и физические (определение физических полей организма).

Определение физических полей человеческого организма имеет большое диагностическое значение. Физическая диагностика дешевле и быстрее, чем химическая, поэтому ее роль в будущем будет возрастать.

Раньше диагностические химические биотехнологии сводились к определению в тканях и биологических жидкостях веществ, имеющих диагностическое значение. Назовем этот подход статическим. В настоящее время диагностика использует определение скоростей образования и распада представляющих интерес веществ, а также определение активности ферментов, осуществляющих соответственно синтез и деградацию этих веществ. Назовем этот подход динамическим. Диагностика стала оценивать влияние на метаболизм диагностических веществ определенных функциональных воздействий. Такой подход можно назвать функциональным. Он позволяет выявить резервные возможности организма.

Читайте также: