Molekylär kirurgi är en uppsättning moderna metoder för att korrigera patologiska tillstånd i kroppen genom att ändra fenotypen eller funktionaliteten hos celler med hjälp av molekylära medel, såsom genomredigeringssystem.
År 1855 introducerade den tyske läkaren och vetenskapsmannen Rudolf Virchow , en av grundarna av cellteorin inom biologi och medicin, begreppet "cellulär patologi" [1] , enligt vilket vilken sjukdom som helst kan reduceras till nederlag för motsvarande celler. Implementeringen av denna princip i praktisk medicin före den snabba utvecklingen av molekylär och cellulär biologi på 1900-talet komplicerades av bristen på verktyg specifika för specifika celler och deras funktioner.
För närvarande innebär kirurgiska principer, förenade av konceptet " funktionell kirurgi ", utförandet av organbevarande operationer, ofta minimalt invasiva och syftade till att korrigera kroppssystem samtidigt som anatomin bibehålls och normala funktioner återställs. På 1900-talet var exempel på implementering av sådana principer laparoskopiska tekniker , robotassisterade operationer , metoder för accelererad rehabiliteringskirurgi ( ERAS eller Fast Track Surgery ), etc. Modern molekylärbiologi och biofysik gör det möjligt för oss att utöka dessa exempel för att utföra funktionella operationer på molekylär nivå [2] .
Själva idén med kirurgi på molekylär nivå lades först fram av nobelpristagaren Richard Feynman i en föreläsning 1959 på American Physical Society som ett exempel på den potentiella användningen av nanoskalamaskiner för medicinska ändamål : till hjärtat och undersöker det. Han märker den defekta ventilen, närmar sig den och skär av den med en mikroskalpell " [3] . Därefter fick konceptet med interventioner på molekyl- och vävnadsnivå för att förändra fenotypen av vävnader sin instrumentella lösning i form av genetiskt modifierade konstruktioner .
Termen " molekylär kirurgi " formulerades först 1966 för att beskriva ingripande i cellers arbete på DNA-nivå [4] . De nyligen utvecklade genomredigeringssystemen ( CRISPR/Cas9 , TALEN , ZFN ) för terapeutiska ändamål gör det möjligt att återskapa/återskapa den normala cellfenotypen och som ett resultat den normala funktionaliteten hos patologiskt förändrade vävnader. Molekylära kirurgisystem testas för närvarande för behandling av kardiomyopatier [5] , sicklecellanemi och vissa cancerformer [6] .
Korrigering av storskaliga vävnadsdefekter är målet för en annan riktning - enzymatisk operation [ 7 ] . Även om enzymer idag främst används för att behandla sjukdomar i matsmältningssystemet, gör användningen av specifika leveranssystem det möjligt att utföra effekter av ett helt annat slag, till exempel storskaliga ingrepp för att omforma patologiskt förändrade vävnader, inklusive genom att tillföra metalloproteinaser till förstör växande fibrös vävnad . Utvecklingen av riktningen för enzymatisk kirurgi är inte bara förknippad med det noggranna urvalet av mycket specifika leveransvehiklar (celler, monoklonala antikroppar , enkelkedjiga antikroppar och deras fragment), utan också med det programmerade uttag och deaktivering av toxiska produkter, och deras ytterligare användning med hjälp av de organsystem som finns tillgängliga i människokroppen (lever, mag-tarmkanalen, njurar, lungor, svettkörtlar). Effektiviteten och specificiteten hos molekylära och enzymatiska kirurgisystem är förknippade med förbättringen av leveransvektorer, såväl som möjligheterna för extern kontroll av deras aktivitet. Till exempel kan mycket specifik leverans till målvävnader utföras med hjälp av cellbaserade vektorer, virala system ( AAV , HIV , HSV ), RNA-proteinkomplex, bactofection och extern kontroll kan utföras med hjälp av biofotonik och optogenetik [8] .
Användningen av en kombination av kodande ( DNA , RNA ) och signalerande (proteiner och nukleinsyror) molekyler för att reglera kroppens funktionalitet för att redigera genomet och förändra den cellulära organisationen gör att vi kan överväga möjligheten att anpassa kirurgiska ingrepp baserat på "omics" "data från patientens kropp ( genom , transkriptom , metabolom , epigenom ). ) för att uppnå ett individuellt fysiologiskt svar. En sådan högteknologisk implementering av principerna för funktionell molekylär och enzymatisk kirurgi i form av genomredigeringssystem, teranostiska medel (som tillhandahåller både diagnostik och behandling) representerar utvecklingen av den metodologiska tekniken för "fysiologisk kirurgi" av I.P. Pavlov (1902) [9] och det moderna konceptet om ett personligt tillvägagångssätt för kirurgisk behandling av patienten.
| Personlig medicin | |
|---|---|
| Omix datasektioner | |
| Applikationssektioner | |
| Metoder | |
| Relaterade artiklar | |