Biologické dráhy a gény dokážu prezradiť veľa o chorobe

Biologické dráhy a gény

Biologické dráhy môžu spustiť zhromažďovanie nových molekúl, ako je tuk alebo bielkovina, zapnúť a vypnúť gény alebo podnietiť bunku k pohybu. Aby sa telo mohlo správne rozvíjať a zostať zdravé, musí veľa vecí spolupracovať na mnohých rozličných úrovniach – od orgánov cez bunky až po gény.

Bunky neustále dostávajú chemické podnety. Podnety bývajú vyvolané, napríklad, zranením, infekciou, stresom alebo potravou. Aby bunky reagovali na tieto podnety, vysielajú a prijímajú signály biologickými dráhami. 

Biologické dráhy riadia reakciu človeka na svet

Biologické dráhy môžu pôsobiť na krátke alebo veľké vzdialenosti. Niektoré bunky vysielajú signály do blízkych buniek, napríklad aby „opravili“ škrabanec na kolene. Iné bunky produkujú látky, ako napr. hormóny, ktoré cestujú krvou do vzdialených cieľových buniek.

Niektoré biologické dráhy jemne ovplyvňujú spôsob, akým telo spracováva lieky. Iné dráhy udržiavajú rovnováhu pri chôdzi. Ďalšie kontrolujú, ako a kedy sa zrenica v oku otvára alebo zatvára v reakcii na svetlo. Ovplyvňujú reakciu pokožky na zmenu teploty, atď.

Biologické cesty nie vždy fungujú správne.Ak sa v dráhe niečo pokazí, výsledkom môže byť choroba ako je rakovina alebo cukrovka.

Biologické dráhy majú niekoľko typov

Existuje veľa druhov biologických dráh. Tie najznámejšie sú zapojené do metabolizmu, regulácie génov a prenosu signálov.

Metabolické dráhy umožňujú chemické reakcie v tele. Je to proces, pri ktorom bunky rozkladajú potravu, aby sa z nej uložila energia. Iné metabolické dráhy pomáhajú vytvárať molekuly.

Dráhy regulácie génov zapínajú a vypínajú gény. Gény riadia bunky produkujúce proteíny (bielkoviny), ktoré sú kľúčové pre takmer všetky úlohy v tele. Bielkoviny tvoria naše svaly a orgány, pomáhajú telu pohybovať sa a brániť nás pred choroboplodnými zárodkami.

Dráhy prenosu signálu presúvajú signál z exteriéru bunky do jej vnútra. Rôzne bunky sú schopné prijímať špecifické signály. Bunky majú na povrchu receptory, ktoré zaznamenajú signál a pošlú ho do vnútra bunky. Bunka dostane „správu“ prenášanú špecifickým proteínom, a to v nej vyvolá reakciu, napríklad pohyb.

Čo sa v tele pokazí, že dôjde k chorobe?

Vedci dokážu identifikovať, čo sa v tele pokazí, ak prepukne choroba, vďaka štúdiu biologických dráh a do nich zapojených génov, proteínov a ďalších molekúl. Môžno porovnať určité biologické dráhy u zdravého človeka s rovnakými dráhami u osoby s ochorením.

Vedci v súčasnosti využívajú informácie o biologických dráhach na vývoj nových a účinnejších liekov. Pravdepodobne bude nejaký čas trvať, kým sa bežne stretneme so špeciálne navrhnutými liekmi, ktoré sú založené na informáciách o biologických dráhach. Lekári však už začínajú využívať informácie o dráhach, aby mohli efektívnejšie vyberať a kombinovať existujúce lieky.

Výkum rakoviny a  nadšenie  pre biologické dráhy

Až donedávna mnohí vedci dúfali, že väčšina foriem rakoviny je spôsobená jednoduchými genetickými mutáciami. Liečba by sa zamerala na tieto špecifické mutácie. Veľká časť tejto nádeje bola založená na úspechu chemoterapeutického lieku Imatinib (Gleevec) špeciálne navrhnutého na liečbu rakoviny krvi nazývanej chronická myeloidná leukémia (CML). K CML dochádza z dôvodu jedinej genetickej poruchy, ktorá vedie k produkcii chybného proteínu. Proteín stimuluje nekontrolovaný rast krvných buniek. Gleevec sa viaže na tento proteín a zastavuje jeho aktivitu. Liečba prináša dramatické výsledky u mnohých pacientov s CML.

Žiaľ, tento prístup u väčšiny ostatných druhov rakoviny neobstál. Preto sa prešlo na sledovanie, ktoré biologické dráhy sú narušené genetickými mutáciami. S ďalším výskumom biologických dráh a genetických profilov konkrétnych nádorov by vývojári liekov mohli sústrediť svoju pozornosť iba na dve alebo tri dráhy. Pacienti by potom mohli dostať jeden alebo dva lieky. S najväčšou pravdepodobnosťou tieto lieky opravia biologické dráhy v konkrétnych nádoroch.

Čo je to biologická sieť

Vedci sa dozvedajú, že biologické dráhy sú oveľa komplikovanejšie, ako sa doteraz myslelo. Väčšina dráh nezačína v bode A a nekončí v bode B. V skutočnosti mnoho dráh nemá skutočné hranice. Často spolupracujú na splnení úloh. Keď viac biologických dráh vzájomne interaguje, vytvárajú biologickú sieť.

Vedci objavujú biologické dráhy v laboratórnych štúdiách kultivovaných buniek, baktérií, ovocných múch, myší a iných organizmov. Mnoho ciest identifikovaných v týchto modelových systémoch je rovnakých alebo podobných ako u ľudí.

Stále zostáva veľa biologických dráh neobjavených. Bude trvať ešte roky výskumu, kým sa zistia a pochopia zložité spojenia medzi všetkými molekulami vo všetkých biologických dráhach. A kým sa pochopí, ako tieto dráhy spolupracujú.