БИОИНФОРМАТИКА И БИОИНЖЕНЕРИЯ

БИОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ И ФАРМАЦИИ. Онкологические заболевания являются одним из главных вызовов экономике и здравоохранению во всем мире. Опухоли способны вырабатывать устойчивость к определенным лекарственным препаратам, поэтому данная область нуждается в создании баз данных. В области исследований рака существует несколько крупных баз данных, например, атлас генома рака (TCGA). Биоинформационный анализ позволяет объяснить вклад «внутренних» и «внешних» факторов в развитие заболеваний, выявить механизм взаимодействия лекарственного средства с молекулярной мишенью для понимания взаимосвязи между мутациями и дифференциальными терапевтическими реакциями различных групп населения. Анализ экспрессии генов, определение предполагаемых функций некодирующих РНК, выявления генов-кандидатов, влияющих на развитие заболевания, позволяют выявлять уникальные сигналы, которые могут использоваться для решения прогностических задач и своевременно изменять схемы лечения онкологических заболеваний. Общегеномные ассоциативные исследования (GWAS) связывают наличие генетических вариаций и заболевание. GWAS, основанные на моделях линейной регрессии, были успешны в выявлении менделевских признаков и заболеваний, в том числе социально значимых, таких как сахарный диабет 1 типа. Инфекционная заболеваемость и смертность остаются на высоком уровне, что представляет важную проблему для здравоохранения. Традиционные биологические технологии показали свои ограничения при борьбе с COVID-19, чтобы противодействовать пандемии, применялись и были эффективными биоинформационные методы. Биоинформационные картографические базы данных (CMAP, DMAP), помогают выявить эволюционные и метаболитических различий в метаболитах для обнаружения родственных штаммов, что способствует разработке лекарственных препаратов против патогенных микроорганизмов. Одной из важных областей применения биоинформатики в здравоохранении является ранняя диагностика патологических состояний с помощью метаболомики. Её инструменты используется для поиска прогностических маркеров злокачественных, наследственных и инфекционных заболеваний при скрининге различных групп населения, включая беременных и новорожденных. #iribiomol

ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ: МЕТОДЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ. Тканеинженерные конструкции – это созданные и культивированные вне организма человека функциональные ткани или органы для последующей пересадки с целью замены поврежденных структур. В основе таких конструкций лежат первичные клеточные культуры и стволовые клетки: первые являются зрелыми структурами, выделенными из донорской ткани, вторые – недифференцированными клетками, способными к самообновлению и дифференцировке в клеточные структуры под воздействием биологических сигналов. Виды тканеинженерных конструкций: Скаффолды или матриксы: представляют собой каркасы, имитирующие внеклеточный матрикс для закрепления и роста клеток. Они бывают из натуральных полимеров (биосовместимые, например, каркас для стволовых клеток из свиной трахеи) и синтетических (менее совместимые, к ним относятся графты – печатные органы и ткани). Децеллюляризированные каркасы: органы или ткани, лишенные исходных клеток, но с сохраненным составом внеклеточного матрикса, что снижает риск отторжения. Клеточно-инженерные конструкции (клеточные пласты): слои живых клеток (стволовых или дифференцированных), культивируемых в биореакторах, чаще всего без использования синтетических каркасов. 3D-биопринтерные конструкции: трехмерные структуры, созданные методом послойной печати из биоматериалов, позволяющие точно размещать разные типы клеток и биоматериалы. К методам 3D-конструкций относят: струйную и лазерную печать, микроэкструзию. Композитные конструкции: сочетание нескольких материалов (например, полимерный каркас, заселенный клетками и покрытый гелем с факторами роста). Преимущества тканеинженерных конструкций состоят в высокой биосовместимости получаемых структур с организмом человека, решении проблем нехватки донорских органов, снижении зависимости методов от использования эмбриональных клеток и возможности индивидуального подхода, что прокладывает путь к персонализированной медицине. Перспектива использования тканеинженерных конструкций представляет собой моделирование заболеваний на синтезированных клетках in vivo и модернизирование скрининга лекарственных препаратов, переход от выращивания маленьких фрагментов до полноценных искусственных органов. Также существует перспектива использования магнитных капсул для конструирования тканеинженерных конструкций: они позволяют эффективно собирать слои клеток и осуществлять перенос посредством внешнего магнитного поля. #irinabiomol