Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 46. Роль біологічних досліджень у розвитку медицини

Що таке здоров'я?

Які основні шляхи його підтримки та зміцнення?

Ви пам'ятаєте, що розвиток медицини тісно пов'язаний з успіхами біологічної науки. Найактивніша взаємодія між біологією та медициною розпочалася наприкінці ХІХ - на початку ХХ століття.

Значення досягнень біології для розвитку медицини. Розвиток мікроскопічної техніки дозволив вивчити будову організму людини на тканинному та клітинному рівнях, визначити закономірності ембріонального розвитку людини тощо. Відкриття бактерій і дещо пізніше вірусів дало розуміння причин розвитку інфекційних захворювань і започаткувало науково обґрунтований пошук шляхів боротьби з ними. Виникнення генетики дало можливість зрозуміти причини спадкових захворювань. Розвиток біохімії дозволив з'ясувати основні шляхи перетворень речовин в організмі людини. Одним з найважливіших для медицини біологічних відкриттів стало винайдення антибіотиків. Сучасна молекулярна біологія дає інформацію стосовно зв'язків генів та ознак організмів. Розшифрування на початку ХХІ ст. геному людини відкрило шлях до детального вивчення ролі конкретних генів у нормальному функціонуванні організму та в розвитку патологій. Вивчення генів рослинних і тваринних організмів уможливлює використання їх для розроблення нових методів дослідження (рис. 212). Використання в дослідженнях генетично модифікованих тварин дає змогу глибше аналізувати молекулярні механізми їхнього розвитку, а також випробовувати перспективні способи лікування. Біотехнологічні методи дозволяють виробляти потрібні для медицини сполуки (антибіотики, вітаміни, антитіла).

Рис. 212. Використання вірусних векторів у біомедичних дослідженнях

Сконструйований вірус несе ген mCherry - кодований ним білок має здатність до флуоресценції (поглинає світло однієї частоти та випромінює світло іншої частоти). Ін'єкцію вірусу роблять у певні ділянки організму (тут - головний мозок). Унаслідок активації вірусу клітини починають виробляти білок mCherry, кількість якого можна виміряти за інтенсивністю флуоресценції. Особливістю сконструйованого вірусу є те, що він активується лише в нервових клітинах певного типу. Таким чином, інтенсивність світіння на зображенні показує дослідникам кількість досліджуваних клітин. Ген mCherry був виділений з кишковопорожнинної тварини.

Складіть перелік десяти найвизначніших відкриттів (топ-10) у біології, які вплинули на розвиток медицини.

Знайдіть інформацію про mCherry та його попередника - зелений флуоресцентний білок (GFP), використовуючи інтернет-джерела.

Біологія дала медицині широкий діагностичний арсенал. Деякі методи аналізу є давніми, класичними, але від того не менш важливими. Біохімічний аналіз (наприклад крові) дає можливість визначити наявність певних хімічних речовин, що можуть бути індикаторами патологій (наявність цукру в сечі - дисфункція нирок), свідченням відхилень у роботі регуляторних механізмів (підвищена концентрація глюкози в крові - цукровий діабет, знижена кількість гемоглобіну - анемія) тощо. Гістологічний аналіз дозволяє виявити порушення в будові тканин організму внаслідок уроджених вад або ж ідентифікувати ракові пухлини. Цитологічні методи вможливлюють виявлення спадкових захворювань, наприклад пов'язаних зі зміною числа хромосом (синдром Дауна). Мікробіологічні методи дозволяють виділити з організму й ідентифікувати збудників деяких інфекційних хвороб. Розвиток молекулярної біології збагатив медицину низкою сучасних методик. Так, полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) забезпечує копіювання молекул ДНК лабораторного зразка, щоб далі мати можливість аналізувати їх іншими методами. За допомогою ПЛР можна точно (ідентифікуючи специфічні гени) визначити наявність вірусів чи інших збудників під час прихованого періоду розвитку захворювання, тобто ще до розвитку симптомів (рис. 213). Секвенування молекул ДНК (визначення їхньої нуклеотидної послідовності) дає можливість виявити наявність певних мутацій. Імуноферментний аналіз дозволяє за допомогою реакції антиген-антитіло точно визначати наявність і кількість певних макромолекул, якими можуть бути, наприклад, білки збудників хвороб. Ці та інші методи істотно підвищують точність діагностики.

Рис. 213. Прилад для проведення полімеразної ланцюгової реакції

Протягом кожного циклу роботи кількість ДНК дослідного зразка подвоюється; після 30-го циклу утворюються понад 2 млн копій.

  • 1. Назвіть відомі вам модельні організми, які використовують у біомедичних дослідженнях.
  • 2. Наведіть приклади значення досягнень біологічної науки в розвитку медицини.
  • 3. Які методи діагностування вам відомі?
  • 4. Поясніть на прикладах використання біологічних методів у медицині.