12.2. Molekulārā bioloģija medicīnā. Personalizētā medicīna un biotehnoloģijas

Rekombinantas DNS tehnoloģija

- no bakt. izdala plazmīdas - tiek izmantoti restrikcijas enzīmi, lai izšķeltu no auga DNS vajadzīgo fragmentu (tās pašas restriktāzes izmantotas, lai pāršķeltu plazmīdu) - augu DNS fragmentu ievieto plazmīdā (izmantojot ligāzes)

Rekombinanta insulīna ražošana - process

- no cilvēka DNS izdala tikai insulīna a un b subvienības kodējošo daļu - izmantotas 2 dažādas plazmīdas, katra subvienība atsevišķās baktērijās audzēta - bakt. pavairo (kultivē) - izdala proteīnus no bakt. kultūras - insulīna subvienības (proteīnus tos) kopā saligē - veido disulfīdsaites

CF gadījumā KOREKTORMOLEKULA (palielina p.Phe508del CFTR kanāla proteīna ekspresiju membrānā.)

- pieaistās pie proteīna (kam nepareiza konformācija) - nomaskē nepareizo konformāciju =netiek ļauts keratīnam 8 piesaistīties - proteīns tālāk procesēts, nonāks plazm.membrānā - spēs funkcionēt aptuveni līdzvērtīgi (kā Cl jonu kanāls)

DNS izmaiņas somatiskajās šūnās:

-genoma nestabilitāte ➢Amplifikācija un pārekspresija FGFR2; VEGF/VEGFR; EGFR; HER-2 u.c. gēnos. (saistīti ar augšanas faktoru receptoriem) ➢Alēliskie varianti kRAS; Raf; PI3K u.c. gēnos. (saistīti ar signālu pārnesi šūnās)

Mērķterapija kuņģa vēža gadījumā - kur problēma

-medikamenti spēj bloķēt konkrētas izmaiņas konkrētas šūnas molekulās -plazm. membr. ir receptori (ir to amplifikācijas, izmaiņās) - ir augšanas faktors, kas izmainīts (VEGF) - tas ir ligands (izmaiņu dēļ mainīta spēja piesaistīties pie receptoriem) =medikamenti var bloķēt izmainītos augšanas faktorus

CF - ja kanāls veidojas, bet traucēta tā normāla atvēršanās - kas notiek

-vārti vispār neatveras -vadīšanas defekts, kad samazināta jonu plūsma caur kanālu

CF - kā proteīns izmainītais (p.Phe508del CFTR alēliskais variants) tiek degradēts šūnā

1. rodas proteīns 2. tas (un tā nepareizā AS pozīcija) tiek atpazīts ar KERATĪNU 8 3. Keratīns 8 transportēs proteīnu uz proteosomu 4. notiek proteīna degradācija proteosomā

Kā insulīns normāli veidojas cilvēka šūnās:

1. sintezēts kā preproinsulīns (tam ir 24-aminoskābju atlikumu signālpeptīds, kurš kalpo kā signāls polipeptīda transportam uz ET.) 2. Pēc transporta signālpeptīds tiek atšķelts un veidojas proinsulīns 3. ET notiek polipeptīda procesēšana veidojot tā konformāciju ar 3 disulfīdsaitēm. 4. Konformāciju ieguvušais proinsulīns tiek transportēts uz trans-Goldži aparātu, kur iegūst aktīva insulīna formu iedarbojoties endopeptidāzēm.

Mērķterapija kuņģa vēža gadījumā medikamentu darbība

=medikamenti var bloķēt izmainītos augšanas faktorus un bloķēt izmainītos receptorus medikamenti var mērķēt arī uz proteīniem, kas tālāk no receptoriem nodod signālu

CF - ja kanāls veidojas, bet traucēta tā normāla atvēršanās - kā labo

Aktivātormolekula palielina palielina kanāla atvēršanos

Biotehnoloģija

Dzīvo organismu vai bioloģisko procesu izmantošana, ar mērķi attīstīt pielietojamus lauksaimniecības, industriālos un medicīnas produktus

aktīvam insulīnam nepieciešams...

a un b subvienības nav nepieciešama c subvienība

Rekombinanta insulīna ražošana - plazmīdas satur

gan antibiotiku rezistences gēnu gan beta galaktozidāzes gēnu (tam ir savs promotera rajons, no kura tiks iniciēta translācija) + pēc tā uzreiz sākas insulīna subvienību kodējošais gēns =sintezēsies proteīns, kas satur polipeptīdu, kas saturēt beta galaktozidāzi (tā daļa vēlāk atšķelta) un insulīna subvienību

Vēža mērķterapija

monoklonālās antivielas Mazas molekulas

Vēža mērķterapija monoklonālās antivielas

mērķis ir specifiski šūnas virsmas antigēni, kā transmembranālie receptori vai ekstracelulārie augšanas faktori

CF ārstēšana --- korektormolekula (Lumacaftor)

neļauj degradēt nepareizas konformācijas proteīnu un palielina funkcionāla, mutēta proteīna ekspresiju.

CF ārstēšana

p.Phe508del alēliskais variants Delēcijas rezultātā veidojas proteīns ar daļēji nepareizu konformāciju. Tas tiek aizturēts ET un tad degradēts iesaistoties proteosomām (bet būtībā, ja šūna to neiznīcinātu, tas varētu funkcionēt) Korektormolekula palielina p.Phe508del CFTR kanāla proteīna ekspresiju membrānā.

CF ārstēšana ---Aktivātors (Ivacaftor)

palīdz palielināt kanāla atvēršanos lielākajā daļā III klases un daļai IV klases alēlisko variantu izmainītu proteīnu.

Cilvēka rekombinantais insulīns

ražo izmantojot E. coli and Saccharomyces cerevisiae (raugs)

Vēža mērķterapija Mazas molekulas

spēj šķērsot šūnas membrānu un mijiedarboties ar terapijas mērķi šūnā. Mazas molekulas spēj iedarboties uz mērķproteīnu enzimātisko aktivitāti.

Medicīnas biotehnoloģijas, zināmas arī kā sarkanā biotehnoloģija

strādā, lai attīstītu jaunas diagnostikas un terapijas metodes.

Personalizētā (precision) medicīna

«attiecas uz medicīniskās aprūpes pielāgošanu katra pacienta individuālajām īpašībām

Medikamenti, ražoti biotehnoloģiskos procesos

◼ Antibiotikas ◼ Asinsreces faktori ◼ Hormoni ◼ Citokīni ◼ Augšanas faktori ◼ Enzīmi ◼ Vakcīnas

Rekombinantā insulīna ražošana - kas tiek izmantots, kāda problēma

◼ E. coli ir izvēles organisms daudzu rekombinanto proteīnu ražošanai. ◼ Tomēr daudzas post-translācijas E. coli nenotiek.

Pašreizējie biotehnoloģiskie procesi aptver piecas dažādas organismu grupas:

➢baktērijas ➢raugus ➢augus ➢kukaiņi ➢zīdītāji (šūnu līnijas izmanto - tādas, ar kurām vieglāk manipulēt)