Kundenspezifische Zellen: Die Bausteine ​​der personalisierten Medizin

• Autor:
• Autorenname

  Quantumrun-Vorausschau
• 10. Oktober 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Forscher entwickeln synthetische Zellen, die die Diagnose und Behandlung von Krankheiten verändern könnten. Diese künstlichen Zellen, die aus nicht lebenden Elementen hergestellt werden, ermöglichen eine präzise Bekämpfung von Krankheiten und ebnen den Weg für eine personalisierte Medizin, indem sie die Einschränkungen natürlicher Zellen überwinden. Das Aufkommen einer solchen Technologie wirft wichtige ethische Fragen auf und erfordert eine sorgfältige Regulierung.

Kontext benutzerdefinierter Zellen

Um bahnbrechende medizinische Behandlungen zu entdecken, müssen Wissenschaftler manchmal die Grenzen von Therapeutika sprengen. Zum Beispiel lernen synthetische Biologen und Ingenieure jetzt, maßgeschneiderte Zellen herzustellen, die eines Tages die Diagnose und Behandlung von Krankheiten verändern könnten.

Obwohl es umfangreiche Untersuchungen zum Verhalten von Zellen gibt, gibt es keine Möglichkeit, diese Organismen vollständig zu verstehen. Es ist schwierig vorherzusagen, wie Zellen auf verschiedene Umgebungen reagieren oder wie sie reagieren würden, wenn sie in Therapeutika verwendet werden. Synthetische oder benutzerdefinierte Zellen sind eine Möglichkeit, diese Wissenslücke zu schließen. Künstliche Zellen werden aus nicht lebenden Elementen hergestellt und können so angepasst werden, dass sie spezifische Genome, Organellen und Enzymwege enthalten. Sie haben das Potenzial, als mikroskopische Bioreaktoren zu fungieren und Medikamente zu ermöglichen, die auf die DNA und das Krankheitsrisikoprofil einer Person zugeschnitten sind (dh personalisierte Medizin). 

Die Herstellung künstlicher Zellen umfasst häufig Polymere zur Nachahmung von Zellmembranen, Nanotechnologien wie Mikrochips und andere Komponenten, die als Energiequellen dienen würden. Infolgedessen sind synthetische Zellen komplex genug, um für präzise Anwendungen verwendet zu werden, aber einfach genug, dass sie sich nicht weiterentwickeln und unbeabsichtigte Wechselwirkungen verursachen können. Außerdem sind nicht lebende Zellen leichter zu kontrollieren und zu manipulieren als ihre natürlichen Gegenstücke. Mit einem weniger komplexen biochemischen Gerüst können sie so strukturiert werden, dass sie Krankheiten präziser angreifen. Darüber hinaus ermöglichen die komplexen Formen synthetischer Zellen den Ingenieuren, die erforderlichen Komponenten auszuwählen und zelluläre Abfälle zu beseitigen, die schädliche biochemische Reaktionen im Körper hervorrufen können. 

Störende Wirkung

Um ein biologisch hergestelltes Medikament zu entwickeln, müssen Wissenschaftler natürliche Bestandteile wie Bakterien oder Hefen in großen Bioreaktoren kultivieren. Da diese lebenden Zellen über sehr komplizierte Genome verfügen, ist die Einführung eines neuen Stoffwechselwegs in sie eine Herausforderung. Diese Methode der Arzneimittelherstellung ist kostspielig und nur für Arzneimittel sinnvoll, die stark kommerzialisiert werden. Im Gegensatz dazu lassen sich die Genome synthetischer Zellen viel einfacher manipulieren.

Diese Funktion ermöglicht die Entwicklung zielgerichteter Medikamente in kleineren Dosen. Darüber hinaus könnten Wissenschaftler bedarfsgerechte Impfstoffe zum Schutz der Bevölkerung vor Viren oder einzigartige Medikamente zur Behandlung seltener Krankheiten herstellen. Synthetische Zellen können auch Krebserkrankungen auf einer bestimmten Ebene bekämpfen und ermöglichen es Ärzten, Medikamente zu entwickeln, die auf das spezifische Genom eines Krebspatienten zugeschnitten sind. 

Im Gegensatz dazu hat die Stammzellenforschung mit maßgeschneiderten Zellen für Anwendungen in der personalisierten Medizin bedeutende Durchbrüche erzielt. Beispielsweise hat die New York Stem Cell Foundation embryonale Stammzellen von einem Patienten mit Typ-1-Diabetes hergestellt. Forscher glauben, dass diese Entwicklung ein entscheidender Schritt zur Schaffung gesunder, krankheitsspezifischer Stammzellen ist, die verwendet werden können, um mutierte oder defekte zu ersetzen. Bei dieser Behandlungsmethode bleiben jedoch einige Herausforderungen bestehen, darunter Autoimmunität, bei der der Körper seine gesunden Zellen zerstört. Darüber hinaus befürchten andere Wissenschaftler, dass Unternehmen eines Tages synthetischen Zellersatz verwenden könnten, um Designer-Babys herzustellen.

Auswirkungen benutzerdefinierter Zellen

Weitere Auswirkungen benutzerdefinierter Zellen können Folgendes umfassen: 

• Biotech-Firmen entwickeln krankheitsspezifische Therapeutika zur Behandlung von Krebs, Parkinson und Alzheimer.
• Start-ups, die RNA-Editierungstechnologien untersuchen, die die Bildung von Proteinen verändern. Solche RNA-Bearbeitungswerkzeuge könnten sich als noch wertvoller und flexibler erweisen als die CRISPR-DNA-Bearbeitungstechnologie.
• Synthetische Zellen, die in Point-of-Care-Situationen und Therapieanwendungen weit verbreitet sind. 
• Erhöhte Forschungsmittel für künstliche Zellen und Organe, einschließlich Organ-on-a-Chip, DNA-Chips und Body-on-a-Chip.
• Zunehmende Debatten und Vorschriften über die Ethik der Kombination natürlicher Zellen mit Technologie oder der Entwicklung synthetischer Menschen.
• Biotech-Unternehmen konzentrieren sich auf personalisierte Medizin und passen Behandlungen an individuelle genetische Profile an.
• Regierungen und Regulierungsbehörden intensivieren die Kontrolle und legen strengere Richtlinien für biotechnologische Fortschritte fest, um ethische Praktiken und Sicherheit zu gewährleisten.

Fragen zu berücksichtigen

• Wie könnten synthetische Zellen Menschen mit chronischen Krankheiten helfen?
• Was können Regierungen tun, um sicherzustellen, dass die Forschung im Bereich der synthetischen Biologie ethisch bleibt?