Molekulární chirurgie je soubor moderních metod korekce patologických stavů těla změnou fenotypu nebo funkčnosti buněk pomocí molekulárních činidel, jako jsou systémy pro úpravu genomu.
V roce 1855 německý lékař a vědec Rudolf Virchow , jeden ze zakladatelů buněčné teorie v biologii a medicíně, zavedl koncept „buněčné patologie“ [1] , podle kterého lze každou nemoc redukovat na porážku odpovídající buňky. Zavedení tohoto principu v praktické medicíně před prudkým rozvojem molekulární a buněčné biologie ve 20. století komplikoval nedostatek nástrojů specifických pro konkrétní buňky a jejich funkce.
V současné době chirurgické principy spojené konceptem „ funkční chirurgie “ znamenají provádění operací uchovávajících orgány, často minimálně invazivních a zaměřených na nápravu tělesných systémů při zachování anatomie a obnovení normálních funkcí. Ve 20. století byly příklady implementace takových principů laparoskopické techniky , roboticky asistované operace , metody zrychlené rehabilitační chirurgie ( ERAS nebo Fast Track Surgery ) atd. Moderní molekulární biologie a biofyzika nám umožňuje tyto příklady rozšířit o funkční operace na molekulární úrovni [2] .
Samotná myšlenka chirurgie na molekulární úrovni byla poprvé představena nositelem Nobelovy ceny Richardem Feynmanem v roce 1959 na přednášce v Americké fyzikální společnosti jako příklad potenciálního využití strojů v nanoměřítku pro lékařské účely : k srdci a zkoumá je. Všimne si vadné chlopně, přiblíží se k ní a mikroskalpelem ji odřízne “ [3] . Následně koncept intervencí na molekulární a tkáňové úrovni ke změně fenotypu tkání dostal své instrumentální řešení v podobě geneticky upravených konstruktů .
Termín „ molekulární chirurgie “ byl poprvé formulován v roce 1966 k popisu zásahu do práce buněk na úrovni DNA [4] . Nedávno vyvinuté systémy editace genomu ( CRISPR/Cas9 , TALEN , ZFN ) pro terapeutické účely umožňují obnovit/obnovit normální buněčný fenotyp a v důsledku toho normální funkčnost patologicky změněných tkání. Systémy molekulární chirurgie jsou v současnosti testovány pro léčbu kardiomyopatií [5] , srpkovité anémie a některých rakovin [6] .
Korekce tkáňových defektů velkého rozsahu je cílem dalšího směru - enzymatické chirurgie [ 7 ] . Ačkoli se dnes enzymy používají hlavně k léčbě onemocnění trávicího systému, použití specifických transportních systémů umožňuje provádět účinky zcela jiného druhu, například rozsáhlé intervence k remodelaci patologicky změněných tkání, včetně dodávání metaloproteináz do zničit rostoucí vláknitou tkáň . Rozvoj směru enzymatické chirurgie je spojen nejen s pečlivým výběrem vysoce specifických transportních vehikul (buňky, monoklonální protilátky , jednořetězcové protilátky a jejich fragmenty), ale také s programovým stažením a deaktivací toxických produktů a jejich další využití pomocí orgánových systémů dostupných v lidském těle (játra, gastrointestinální trakt, ledviny, plíce, potní žlázy). Účinnost a specifičnost systémů molekulární a enzymatické chirurgie je spojena se zlepšením doručovacích vektorů a také možností vnější kontroly jejich aktivity. Například vysoce specifické dodání do cílových tkání lze provádět pomocí vektorů na bázi buněk, virových systémů ( AAV , HIV , HSV ), komplexů RNA-protein, baktofekce a externí kontroly lze provádět pomocí biofotoniky a optogenetiky [8] .
Použití kombinace kódujících ( DNA , RNA ) a signalizačních (proteiny a nukleové kyseliny) molekul k regulaci funkčnosti těla pro úpravu genomu a změnu buněčné organizace nám umožňuje zvážit možnost personalizace chirurgických zákroků založených na „omics“. "data pacientova těla ( genom , transkriptom , metabolom , epigenom ). ) k dosažení individuální fyziologické odpovědi. Taková high-tech implementace principů funkční molekulární a enzymatické chirurgie v podobě systémů pro editaci genomu, teranostických činidel (poskytujících diagnostiku i léčbu) představuje vývoj metodologické techniky „fyziologické chirurgie“ I. P. Pavlova (1902) [9] a moderní koncepce o personalizovaném přístupu k chirurgické léčbě pacienta.
| Personalizovaná medicína | |
|---|---|
| Datové sekce Omix | |
| Aplikační sekce | |
| Metody | |
| Související články | |