Las aplicaciones de la biología en la medicina son las herramientas prácticas que ofrece la biomedicina en los diagnósticos de laboratorio, en la atención médica y en cualquier otra área referente a la salud.
La biología médica brinda una amplia gama de enfoques tecnológicos y científicos, que pueden abarcar desde el diagnóstico in vitro hasta una terapia génica. Esta disciplina de la biología aplica la variedad de principios que rigen las ciencias naturales en la práctica médica.
Para esto, los especialistas realizan investigaciones de los diferentes procesos fisiopatológicos, tomando en cuenta desde las interacciones moleculares hasta el funcionamiento integral del organismo. Puede ofrecer alternativas novedosas en lo referente a la creación de fármacos, con niveles tóxicos menores. También contribuye al diagnóstico temprano de las enfermedades y a su tratamiento.
Ejemplos de aplicaciones de la biología en la medicina
Terapia selectiva para el asma
Anteriormente, se pensaba que el SRS-A (sustancia de reacción lenta de la anafilaxia) desempeñaba un papel importante en el asma, afección que aqueja a los humanos.
Investigaciones posteriores determinaron que esta sustancia es una mezcla entre el leucotrieno C4 (LTC4), leucotrieno E4 (LTE4) y leucotrieno D4 (LTD4). Estos resultados abrieron las puertas a nuevos tratamientos selectivos para el asma.
Los trabajos se orientaron a identificar una molécula que bloqueara concretamente la acción del LTD4 en los pulmones, evitando el estrechamiento de las vías respiratorias. Como resultado, se elaboraron fármacos que contienen modificadores de leucotrienos para las terapias del asma.
Selectividad y medicamentos antiinflamatorios
Los antiinflamatorios no esteroides (AINE) se han empleado por largo tiempo en el tratamiento de las artritis. La razón es su alta efectividad bloqueando los efectos del ácido araquidónico, localizado en la enzima ciclooxigenasa (COX).
Pero cuando se inhibe el efecto del COX, impide también su función como protector gastrointestinal. Estudios recientes señalan que la ciclooxigenasa está formada por una familia de enzimas, donde 2 de sus miembros tienen características muy parecidas: COX-1 y COX-2.
La COX-1 tiene efecto gastroprotector. Los especialistas lograron aislar una molécula que ataca selectivamente el COX-2, por lo que el nuevo medicamento ofrece ambos beneficios, un antiinflamatorio que no causa lesiones a nivel gastrointestinal.
Métodos alternativos en la administración de medicamentos
Los métodos tradicionales en la administración de pastillas, jarabes o inyecciones requieren que el producto químico entre al torrente sanguíneo para dispersarse por todo el cuerpo.
El problema se presenta cuando se producen efectos secundarios en tejidos u órganos a los cuales no estaba destinado el fármaco, con la agravante de que estos síntomas pueden aparecer antes de que se logre el efecto deseado.
Para solucionar esto, los especialistas han desarrollado novedosas formas de aplicar medicamentos, que disminuyen los posibles efectos colaterales en otros sistemas del organismo, y atacan justo el órgano afectado.
Hidrogeles proteicos para mejorar la eficacia de la terapia de inyección de células madres
En la terapia basada en células madres, es importante que la cantidad suministrada al paciente sea la clínicamente adecuada. Además, es necesario que se mantenga su viabilidad in situ.
La manera menos invasiva de hacerlo es la inyección directa. Sin embargo, esta opción ofrece solamente el 5% de viabilidad celular. Con la finalidad de satisfacer las necesidades clínicas, los especialistas han desarrollado un sistema de adelgazamiento y autocuración que comprende dos proteínas que se autoensamblan en hidrogeles.
Cuando se administra este sistema de hidrogeles, conjuntamente con las células terapéuticas, se espera que mejore la viabilidad celular en aquellos sitios donde existe isquemia tisular. También se utiliza en el caso de una enfermedad arterial periférica, donde es prioritario mantener la viabilidad de las células que permiten el flujo sanguíneo en las extremidades inferiores.
El zinc para atacar las células productoras de insulina
La inyección de insulina actúa controlando los síntomas de la diabetes. Los investigadores plantean actuar directamente sobre las células beta del páncreas que generan la insulina. La clave podría ser la afinidad de estas células por el zinc.
Las células beta acumulan zinc alrededor de 1.000 veces más que el resto de las células que forman los tejidos circundantes. Esta característica es vital para identificarlas y aplicar selectivamente medicamentos que promuevan su regeneración.
Para esto, los investigadores unieron un agente quelante de zinc a un fármaco que regenera las células beta. El resultado indica que el medicamento también se fija en las células beta, provocando su multiplicación.
NGAL como predictor de lesiones renales agudas
La lipocalina, asociada con la gelatinasa de neutrófilos (mejor conocida como NGAL), es una proteína utilizada como biomarcador. Su función es detectar una lesión renal aguda en individuos con células falciformes.
Los trastornos renales, como el aumento de la creatinina y la urea, son una de las complicaciones de la enfermedad de células falciformes. Las investigaciones asocian el NGAL con nefropatía en pacientes que tienen diabetes tipo 2. Esto convierte al NGAL en una herramienta sensible e importante en el ámbito clínico, debido a su bajo costo, a su fácil acceso y a su disponibilidad.
Vitamina D, inhibidor del crecimiento de Mycobacterium tuberculosis
La tuberculosis es principalmente una enfermedad pulmonar asociada a Mycobacterium tuberculosis. El avance de la enfermedad depende de la respuesta del sistema inmunológico, cuya eficacia está afectada por factores externos e internos, como la genética.
Dentro de los factores externos se encuentran el estado fisiológico y nutricional del paciente. Los estudios indican que la deficiencia de la vitamina D puede estar relacionada de manera directa con el deterioro del sistema inmunológico.
De esta manera, se verían afectadas las acciones inmunomoduladoras del sistema inmune sobre M. tuberculosis. El aumento de la posibilidad de contraer tuberculosis podría estar relacionado con un bajo nivel de vitamina D. La relevancia clínica señala que la terapia antituberculosa inducida por la vitamina D3 podría actuar como un complemento del tratamiento de la tuberculosis.
Otras aplicaciones
- Vacunas para la hepatitis B: la biología médica ha descubierto vacunas recombinantes, que tienen menos riesgos potenciales.
- Vacunas para el coronavirus: los estudios biológicos de los virus han permitido entender un poco más su funcionamiento. Fue así como se han podido crear vacunas no solo para los coronavirus sino para las gripes.
- Anticonceptivos: se han elaborado muchos anticonceptivos, que se aplican mediante inyecciones, parches o pastillas. Su acción pasa al torrente sanguíneo, inhibiendo la ovulación con menos carga hormonal.
- Formulación de medicamentos: la biología médica ha avanzado en la fabricación de fármacos más eficientes, que hacen menos daño.
- Quimioterapia: los avances en biomedicina han permitido la formulación de medicamentos que atacan células cancerosas, y dejan intactas las células sanas. Algunos de estos medicamentos están todavía en fase de prueba.
Referencias
- Campbell, A. K. Chemiluminescence. Principles and applications in biology and medicine. Recuperado de osti.gov.
- Smith, R.C., Rhodes, SJ. Applications of developmental biology to medicine and animal agriculture. Recuperado de ncbi.nlm.nih.go.