1. Εφαρμογές της
Βιοτεχνολογίας στην Ιατρική

2. Η βιοτεχνολογία έχει συμβάλλει σε τρεις
στόχους της Ιατρικής που είναι:
Η άμεση διάγνωση μιας ασθένειας
Η πρόληψη σοβαρών ασθενειών
Η αποτελεσματική θεραπεία

3. Η ανάπτυξη ευαίσθητων τεχνικών που εντοπίζουν
την ασθένεια στα αρχικά της στάδια, πριν να
εμφανιστούν τα συμπτώματά της στον οργανισμό
Η ανίχνευση κάποιας μόλυνσης από παθογόνους
οργανισμούς
Η διαπίστωση κάποιας κληρονομικής ασθένειας.
Έγκαιρη διάγνωση

4. Η πρόληψη σοβαρών ασθενειών όπως η ηπατίτιδα
Β, η πολιομυελίτιδα και η φυματίωση, χρειάζεται
εξελιγμένα, ασφαλή και οικονομικά προσιτά
εμβόλια.
Η πρόληψη ασθενειών όπως το AIDS, η
μηνιγγίτιδα και ο καρκίνος είναι επιτακτική
ανάγκη
πρόληψη

5. Η αποτελεσματική θεραπεία προϋποθέτει την
κατανόηση των βιοχημικών μηχανισμών και του
γενετικού υπόβαθρου της ασθένειας, για να
εφαρμοστεί η κατάλληλη θεραπεία, είτε με
φαρμακευτική αγωγή είτε με «γενετική διόρθωση»
της βλάβης
Η αποτελεσματική θεραπεία

6. Αποτελούν συνεισφορά της Βιοτεχνολογίας

7. Η γονιδιακή θεραπεία στηρίζεται στην
εφαρμογή της τεχνολογίας του
ανασυνδυασμένου DNA στη θεραπεία
πολλών γενετικών ασθενειών, όπως η
κυστική ίνωση, το AIDS και διάφοροι
τύποι καρκίνου

9. Οι φαρμακευτικές πρωτεΐνες πριν την ανάπτυξη της
τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA
Διαθέσιμες σε πολύ μικρές ποσότητες
Ακριβή και πολύπλοκη η διαδικασία της παραγωγής
τους
Μη πλήρως κατανοητή η βιολογική τους δράση
Υπεύθυνες για αλλεργικές αντιδράσεις

10. Οι φαρμακευτικές πρωτεΐνες με την ανάπτυξη της
τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA
Σήμερα έχουν κλωνοποιηθεί τα υπεύθυνα γονίδια
για την παραγωγή περισσότερων από 300
φαρμακευτικών πρωτεϊνών.
Παράγονται με την τεχνολογία του
ανασυνδυασμένου DNA
Παρασκευάστηκαν: η ινσουλίνη, οι ιντερφερόνες και
η αυξητική ορμόνη.

11. Ινσουλίνη
Είναι ορμόνη που αποτελείται από 51 αμινοξέα
Παράγεται από ειδικά κύτταρα του παγκρέατος
Ρυθμίζει το μεταβολισμό των υδατανθράκων, ιδιαίτερα
της γλυκόζης στο αίμα.
Αποτελείται από δύο μικρά πεπτίδια, Α και Β που
συγκρατούνται μεταξύ τους με δισουλφιδικούς δεσμούς.
Παράγεται από το πρόδρομο μόριό της, την
προϊνσουλίνη, και με την ικανότητα των μετα-
μεταφραστικών τροποποιήσεων μετατρέπεται σε
ινσουλίνη, με την αφαίρεση του ενδιάμεσου πεπτιδίου.

12. Διαβήτης
Ασθένεια που χαρακτηρίζεται από έλλειψη, ή μείωση
ινσουλίνης. Περισσότερα από 60000000 άτομα
πάσχουν από διαβήτη, παγκοσμίως.
Πριν από το 1982 χρησιμοποιείτο για την θεραπεία
των διαβητικών ατόμων η ινσουλίνη που προερχόταν
από πάγκρεας χοίρων και βοοειδών.
Η ινσουλίνη αυτή παραγόταν με μια δαπανηρή και
πολύπλοκη διαδικασία, από την εκχύλιση των ιστών
αυτών.
Η μικρή διαφορά στη σύσταση των αμινοξέων της
οδηγούσε σε αλλεργικές αντιδράσεις.

13. ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗΣ ΙΝΣΟΥΛΙΝΗΣ
ΑΠΟ ΒΑΚΤΗΡΙΑ

14. Κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης
Γίνεται από τα κύτταρα του παγκρέατος
στα οποία εκφράζεται το συγκεκριμένο
γονίδιο της ινσουλίνης
Επιλέγεται ο κλώνος που περιέχει το γονίδιο

15. cDNA βιβλιοθήκη

16. cDNA βιβλιοθήκη
Απομόνωση του συνολικού mRNA από κύτταρα του
ανθρώπινου παγκρέατος στα οποία εκφράζεται το
γονίδιο της ινσουλίνης.
Προστίθεται αντίστροφη μεταγραφάση και
δημιουργείται υβριδικό δίκλωνο μόριο DNA με RNA.
Αποδιατάσσεται το υβριδικό δίκλωνο μόριο DNA-RNA
Το μονόκλωνο DNA γίνεται δίκλωνο με τη βοήθεια
DNA πολυμεράσης.
Ενσωμάτωση των δίκλωνων μορίων DNA σε
πλασμίδια.

17. cDNA βιβλιοθήκη
Η ενσωμάτωση επιτυγχάνεται με το ένζυμο DNA
δεσμάση.
Μετασχηματισμός βακτηρίων με τα
ανασυνδυασμένα πλασμίδια και πολλαπλασιασμός
τους σε υγρό θρεπτικό υλικό.
Επιλογή των βακτηρίων που μετασχηματίστηκαν σε
θρεπτικό υλικό που περιέχει αντιβιοτικό.
Επιλογή της αποικίας που φέρει το γονίδιο το οποίο
κωδικοποιεί το μόριο της προϊνσουλίνης με ειδικούς
ανιχνευτές.

18. cDNA βιβλιοθήκη
Ανάπτυξη των βακτηρίων αυτών σε
βιοαντιδραστήρα με στόχο την παραγωγή μεγάλης
ποσότητας προϊνσουλίνης
Η προϊνσουλίνη συλλέγεται και με το κατάλληλο
ένζυμο που αφαιρεί το ενδιάμεσο πεπτίδιο,
μετατρέπεται σε ινσουλίνη.
Στη συνέχεια πραγματοποιείται καθαρισμός και
χορηγείται με ενδοφλέβια ένεση στον ασθενή.

19. Διαδικασία παραγωγής ινσουλίνης με μεθόδους Γενετικής
Μηχανικής

20. Παραγωγή ανθρώπινων ιντερφερονών
Οι ιντερφερόνες είναι αντιιικές πρωτεΐνες που
παράγονται από κύτταρα που έχουν μολυνθεί από
ιούς.
Οι πρωτεΐνες αυτές επάγουν την παραγωγή άλλων
πρωτεϊνών από γειτονικά υγιή κύτταρα, οι οποίες
εμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των ιών σ΄αυτά.
Οι ιντερφερόνες έχουν πιθανώς αντικαρκινική
δράση.

21. Κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης
Η κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης για την παραγωγή
ιντερφερονών ακολουθεί τα ίδια βήματα με εκείνη
για την παραγωγή ινσουλίνης.
Οι ιντερφερόνες ταξινομούνται ανάλογα με τη
χημική και βιολογική ενεργότητά τους σε τρία είδη:
τις ιντερφερόνες α,β,γ.
Παράγονται σε ελάχιστες ποσότητες στο ανθρώπινο
σώμα και δεν ήταν ευρεία η χρήση τους στον
ανθρώπινο οργανισμό.

22. Κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης για παραγωγή
ιντερφερονών
Εκτίθενται σε ιούς ανθρώπινα κύτταρα που παράγουν
ιντερφερόνες, (π.χ) Β-λεμφοκύτταρα ή Τ-λεμφοκύτταρα,
ή επιθηλιακά κύτταρα.
Απομονώνεται το συνολικό ώριμο mRNA από τα κύτταρα
αυτά.
Προστίθεται αντίστροφη μεταγραφάση και
δημιουργείται υβριδικό δίκλωνο μόριο DNA με RNA.
Αποδιατάσσεται το υβριδικό δίκλωνο μόριο DNA-RNA
Το μονόκλωνο DNA γίνεται δίκλωνο με τη βοήθεια
DNA πολυμεράσης.
Ενσωμάτωση των δίκλωνων μορίων DNA σε πλασμίδια.

23. Η ενσωμάτωση επιτυγχάνεται με το ένζυμο DNA
δεσμάση.
Μετασχηματισμός βακτηρίων με τα
ανασυνδυασμένα πλασμίδια και πολλαπλασιασμός
τους σε υγρό θρεπτικό υλικό.
Επιλογή των βακτηρίων που μετασχηματίστηκαν σε
θρεπτικό υλικό που περιέχει αντιβιοτικό.
Επιλογή της αποικίας που φέρει το γονίδιο το οποίο
κωδικοποιεί το μόριο της ιντερφερόνης με ειδικούς
ανιχνευτές.

24. ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΑ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ

25. Τα αντισώματα
Τα αντισώματα είναι πρωτεϊνικά μόρια που
παράγονται από τα Β-λεμφοκύτταρα του
ανοσοποιητικού μας συστήματος, όταν ένα αντιγόνο
προσβάλει τον οργανισμό.
Τα αντισώματα αντιδρούν με το αντιγόνο και το
εξουδετερώνουν.

26. Τα αντισώματα
Ένα αντίσωμα αναγνωρίζει μόνο μία περιοχή του
αντιγόνου, η οποία ονομάζεται αντιγονικός
καθοριστής.
Ένα μεγάλο αντιγόνο π. χ ένας μικροοργανισμός
έχει πολλούς αντιγονικούς καθοριστές, γι΄ αυτό
παράγονται πολλά είδη αντισωμάτων εναντίον του.

27. Τα αντισώματα
Κάθε είδος αντισώματος που αναγνωρίζει έναν
αντιγονικό καθοριστή παράγεται από μία ομάδα
όμοιων Β-λεμφοκυττάρων που αποτελούν έναν
κλώνο.
Τα αντισώματα που παράγονται από έναν κλώνο Β-
λεμφοκυττάρων ονομάζονται μονοκλωνικά.

28. Εφαρμογές των μονοκλωνικών αντισωμάτων

29. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΩΝ ΣΤΟ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ
Είναι απαραίτητο να γίνεται η παραγωγή τους σε
μεγάλες ποσότητες.
Τα Β-λεμφοκύτταρα δεν επιβιώνουν πολύ έξω από
το σώμα και δεν μπορούν να διατηρηθούν σε
κυτταροκαλλιέργειες.
Την ικανότητα αυτή την αποκτούν ύστερα από
σύντηξη με καρκινικά κύτταρα.
Τα υβριδικά κύτταρα που δημιουργούνται
ονομάζονται υβριδώματα.

31. Η τεχνική της παραγωγής μονοκλωνικών
αντισωμάτων.
Ένα επιλεγμένο αντιγόνο χορηγείται με ένεση σε
ποντίκι και προκαλεί ανοσολογική απόκριση με
αποτέλεσμα να αρχίσει η παραγωγή αντισωμάτων
από εξειδικευμένα Β-λεμφοκύτταρα.
Ύστερα από δύο εβδομάδες αφαιρείται ο σπλήνας
και απομονώνονται τα Β-λεμφοκύτταρα.
Τα κύτταρα αυτά συντήκονται με καρκινικά κύτταρα
και παράγονται τα υβριδώματα.

32. Τα υβριδώματα
Τα υβριδώματα μπορούν να φυλάσσονται για
μεγάλα χρονικά διαστήματα στην κατάψυξη στους
- 800 και να παράγουν μεγάλες ποσότητες των
συγκεκριμένων μονοκλωνικών αντισωμάτων
οποιαδήποτε στιγμή.

33. Τα μονοκλωνικά αντισώματα ως ανοσοδιαγνωστικά
Επειδή αναγνωρίζουν ειδικά έναν αντιγονικό
καθοριστή είναι πολύ χρήσιμα ως
ανοσοδιαγνωστικά.
Μπορούν να ανιχνεύσουν στα υγρά του σώματος
(αίμα, ούρα) ουσίες που είναι υπεύθυνες για ποικίλες
ασθένειες, παθογόνους μικροοργανισμούς, καθώς
και τη διακύμανση της συγκέντρωσης διάφορων
προϊόντων του μεταβολισμού, η οποία μπορεί να
προοιωνίζει την πιθανότητα εμφάνισης κάποιας
ασθένειας.

34. Τα μονοκλωνικά αντισώματα ως
ανοσοδιαγνωστικά
Η τεχνική ανίχνευσης είναι γρήγορη, απλή,
ευαίσθητη και ακριβής.
Επιτρέπει τη διάγνωση ασθενειών στα πολύ αρχικά
της στάδια, πριν δηλ. εμφανιστούν τα συμπτώματα.
Θα συνεισφέρουν σημαντικά στην αύξηση της
ευαισθησίας κλινικών δοκιμασιών, όπως η
τυποποίηση των ομάδων αίματος και η εξακρίβωση
μιας πιθανής κύησης.

36. Τα μονοκλωνικά αντισώματα ως θεραπευτικά
Τα αντισώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως
θεραπευτικά.
Η πιο ενδιαφέρουσα εφαρμογή τους αφορά τη
θεραπεία του καρκίνου.
 ΤΑ ΚΑΡΚΙΝΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΕΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΗ ΤΟΥΣ
ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΜΕΓΑΛΗ ΠΟΙΚΙΛΙΑ ΑΝΤΙΓΟΝΩΝ ΠΟΥ ΔΕΝ
ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΣΤΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΤΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ
ΟΝΟΜΑΖΟΝΤΑΙ ΚΑΡΚΙΝΙΚΑ ΑΝΤΙΓΟΝΑ

37. Τα μονοκλωνικά αντισώματα ως
θεραπευτικά
Έτσι μπορούν να κατασκευαστούν μονοκλωνικά
αντισώματα εναντίον αυτών των αντιγόνων
Τα μονοκλωνικά αντισώματα είναι πολύ ειδικά μόνο
για τα καρκινικά κύτταρα και μπορούν να γίνουν
μεταφορείς ισχυρών αντικαρκινικών φαρμάκων.
Όταν εισαχθούν στον οργανισμό βρίσκουν και
προσβάλλουν τους καρκίνους-στόχους.

38. Τα μονοκλωνικά αντισώματα ως θεραπευτικά
Τα αντικαρκινικά φάρμακα που είναι συνδεμένα με
τα αντισώματα δρούνε κατευθείαν στα καρκινικά
κύτταρα και τα καταστρέφουν.
Επιτρέπουν έτσι τη θεραπεία με αποφυγή της
χειρουργικής επέμβασης και των δυσάρεστων
επιπτώσεων της χημειοθεραπείας.

40. Τα μονοκλωνικά αντισώματα χρησιμοποιούνται για
την επιλογή οργάνων συμβατών για μεταμόσχευση.
Τα κύτταρα των οργάνων έχουν στην επιφάνειά τους
ειδικά αντιγόνα επιφανείας, που αναγνωρίζονται
από ειδικά μονοκλωνικά αντισώματα
Με τα μονοκλωνικά αντισώματα μπορεί να γίνει
έλεγχος των οργάνων δωρητών, για να διαπιστωθεί
αν ταιριάζουν ανοσολογικά με τα αντίστοιχα των
ασθενών.
Έτσι είναι δυνατόν να αποφευχθεί η απόρριψη και
να είναι επιτυχής η μεταμόσχευση.