Фундаментальные исследования

основа медицинских инноваций

Ученые, работающие в области фундаментальных исследований, любопытны: они хотят отследить механизмы, которые управляют сложными процессами в природе. Для этого они работают беспристрастно и в то же время систематически и точно. Во всех естественно-научных дисциплинах они создают основу для новых машин и методов. Однако зачастую ценный вклад исследовательских институтов становится очевидным только в ретроспективе.
Это относится и к фундаментальным медицинским исследованиям. Например, такие обычные процедуры, как операция на сердце, были бы сегодня невозможны без знаний, полученных в результате многовековых исследований в области электричества и других дисциплин. Фундаментальные исследования – это непрерывный процесс. Ученые всего мира работают над улучшением условий для разработки новых методов медицинской терапии и лекарств.

1116163

Обзор фундаментальных медицинских исследований

огласно классической точке зрения, непосредственный поиск новых активных веществ и терапевтических подходов начинается только после того, как фундаментальные исследования создадут необходимую базу знаний. Благодаря этим результатам коллеги, занимающиеся прикладными исследованиями, смогут понять истинные причины возникновения заболеваний. Это очень важно: ведь только так можно целенаправленно лечить причины заболевания. Помимо случайных открытий, в противном случае остается только лечение симптомов.
 

Не всегда разделять: фундаментальные и прикладные исследования

В фундаментальных исследованиях стремятся найти глубинные взаимодействия между клетками, органами или целыми организмами, которые отвечают за биологические процессы. Для этого в них рассматриваются чрезвычайно сложные системы с многочисленными компонентами. Лучший пример – человеческий мозг: за его функционирование отвечают миллионы клеток, находящихся в постоянном взаимодействии. Помимо обработки сенсорных восприятий в реальном времени, мозг также отвечает за постоянные процессы обучения и мышления. Именно здесь, в нейронауках, перед учеными, занимающимися фундаментальными исследованиями, открылось новое поле для исследований. Только улучшенное понимание нейронных процессов позволяет существенно расширить терапевтические возможности для лечения заболеваний мозга.

Однако более конкретная цель фундаментальных исследований связана не с применением, а с чистым углублением знаний. В фундаментальных исследованиях доминирует вопрос о том, как развивается то или иное заболевание. Напротив, руководящий принцип прикладных и, как правило, более коммерческих исследований – это поиск активного вещества, с помощью которого можно воздействовать на биохимический процесс. Медицинский прогресс требует и того, и другого: фундаментальных и прикладных исследований.

Помимо последовательного перехода от фундаментальных исследований к прикладным, все чаще появляется еще один подход: трансляционные исследования. Более тесный обмен между научно-исследовательскими институтами, клиниками и промышленностью должен значительно сократить время поиска новых отправных точек в исследованиях и клинической разработке. С этой целью специалисты из многочисленных дисциплин, таких как биохимия, биоинженерия, биомедицина, фармация, статистика и химия, постоянно обмениваются информацией. В частности, в биомедицинских исследованиях практически невозможно провести границу между этими двумя областями. Ведь работа над физиологическими принципами так же важна для прогресса медицины, как разработка конкретного лекарства.
 

In Laboratory Over the Shoulder View of Scientist in Protective Clothes Doing Research on a Personal Computer. Modern Manufactory Producing Semiconductors and Pharmaceutical Items.

Актуальные вопросы фундаментальных медицинских исследований

Фундаментальные исследования – это постоянный процесс получения знаний. При этом медицинские исследования постоянно сталкиваются с новыми проблемами. Современные примеры включают исследования таких распространенных заболеваний, как диабет, рак и деменция. Кроме того, все больше людей страдают от аллергии и инфекционных заболеваний. Среди основных направлений исследований – системная биология, геномные исследования и нейронауки.

Пример применения в области молекулярной биохимии активных веществ: здесь ученые работают над ранней разработкой активных веществ для лечения нейродегенеративных заболеваний. В доклинической области они начинаются с поиска белков-мишеней. Затем они изучают возможные активные вещества, которые могут предотвратить вредное влияние запускающего фермента на метаболизм. Затем их подвергают дальнейшему тестированию. Системы тестирования in vitro с живыми клетками играют важную роль в исследовательских лабораториях.
 

Применение термостатирования для систем тестирования in vitro

При этом качество образца оказывает большое влияние на результаты испытаний. Если ученым удастся бережно обращаться с клетками на протяжении всего процесса, они создают наилучшие исходные условия. Другой аспект: в фундаментальных исследованиях эффективная работа также имеет решающее значение для быстрого прогресса. Для этого лаборатории используют технические возможности для консервации и размножения клеток. Решения термостатирования играют в этом решающую роль. Например, часто используемые криоконсервированные клетки должны размораживаться при точной температуре в водяной бане. Оптимальная регенерация клеточного материала возможна только в определенных условиях. Слишком высокие температуры приводят к гибели клеток, слишком низкие замедляют метаболизм.

Новые технологии в клеточных культурах также позволяют эффективно размножать высококачественные образцы. Тестирование оптимальных условий культивирования конкретных клеток также является важной областью исследований. Например, возможность удаления отдельных партий из культуры значительно повышает производительность. Это возможно благодаря термочувствительным микроносителям. Здесь термостатирование также находится в центре внимания: при временном снижении температуры клеточной культуры с 37 до 32 °C клетки отделяются от поверхности роста. После этого необходимое количество клеток готово к использованию. Термостат, подключенный к биореактору, после отбора снова повышает температуру до целевого уровня, чтобы оставшиеся клетки могли продолжать размножение.
 

purple glass flask in blue research chemistry science banner laboratory background

Стандартная задача в фундаментальных исследованиях: термостатирование

Термостатирование образцов, лабораторного оборудования и культур – одна из повседневных задач в лабораториях, занимающихся фундаментальными медицинскими исследованиями. Точное соблюдение температурного диапазона является здесь основным требованием. Наконец, приборы часто оказывают непосредственное воздействие на клеточный материал своей температурой.

Высокая стабильность температуры водяных бань исключает нежелательные колебания температуры. С этой целью устройства, предназначенные для выполнения сложных задач, могут снабжаться противоохлаждением. Интуитивно понятные возможности настройки обеспечивают удобство и безопасность эксплуатации. Этому способствуют и такие принадлежности, как штативы для пробирок и полки.

В зависимости от области применения, термостаты могут иметь различную конструкцию. К ним относятся погружные термостаты и циркуляционные термостаты с баней, а также циркуляционные термостаты, подходящие для термостатирования внешних устройств. Кроме того, лаборатории фундаментальных исследований часто предъявляют повышенные требования к универсальности своего оборудования. Благодаря широкому диапазону рабочих температур и различным вариантам исполнения приборы JULABO обеспечивают необходимую гибкость. Ассортимент принадлежностей позволяет адаптировать оборудование под конкретные требования заказчика.