История развития медицинской биотехнологии

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТЕХИМИЧЕСКТЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА «ХИМИЧЕСКАЯ  ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДОВ»

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему  «История развития медицинской биотехнологии»

 

 

 

 

 

                                                                                                                                    Выполнил:

                                                                                                                        Студент группы ХТБ – 220

                                                                                            Минникова А.В.

                                                                                         Руководитель:

                                                                                                                        Профессор кафедры ХТПУ

                                                                                          Артюхова С.И.

 

Омск – 2012

 

Содержание

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

 
4. Струкруры биологических объектов. Невидимая граница: где сталкиваются «нано» и «био».. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19-20

 

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Биотехнология - это производственное использование биологических агентов  или их систем для получения ценных продуктов и осуществления процессов  различного назначения. Впервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году. Особенно интенсивно она стала развиваться с 1981 года.

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 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.

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.

В XX в. медицина сделала гигантский шаг вперед благодаря новым приборам, способным более точно обследовать тело человека. Для диагностики заболеваний стала использоваться сложнейшая аппаратура. С помощью осевой компьютерной томографии, созданной английским инженером Годфри Хаунсфилдом в 1973 г., можно «отделить» часть тела, которую необходимо обследовать, и воссоздать ее на мониторе компьютера, чтобы врач мог обнаружить возможные отклонения. Магнетический резонанс позволяет распознать разные ткани организма. Эхография, которую обычно используют во время беременности, с помощью ультразвука дает возможность получить изображения внутренних органов женщины, а также плода.

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.

Как видится, если мировому сообществу удастся ответственно и успешно подойти к выработке инструментария по устранению выше обозначенных и других актуальных «болевых точек» биотехнологии в медицине, интегрировать биотехнологический аспект в процессы транснационального взаимодействия с целью его международной регламентации и политического контроля, то, в таком случае, есть все предпосылки, чтобы на основе безопасного использования подобных технологий, сделать, возможно, самый главный в истории развития человеческой популяции самостоятельный шаг на пути масштабной эволюции цивилизации.

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.