Biotechnologia to branża, która koncentruje się na manipulowaniu żywymi organizmami w celu tworzenia produktów handlowych. Jest to jednak bardzo szerokie spojrzenie na tę szybko rozwijającą się branżę naukową.
Przy takich definicjach stulecia rolnictwa i hodowli zwierząt kwalifikowałyby się jako rodzaje biotechnologii. Współczesne zrozumienie i wykorzystanie tej nauki, znanej również jako biotechnologia, zostało udoskonalone w celu stworzenia nowych leków i upraw odpornych na szkodniki.
Takie innowacje zaczęły się rozwijać, gdy Stanely Cohen i Herbert Boyer zademonstrowali klonowanie DNA w swoim laboratorium w Stanford w 1973 roku. Biotechnologia stała się nieodłącznym elementem wielu aspektów współczesnego życia codziennego.
Technologia
Od czasu pierwszych eksperymentów z klonowaniem DNA rozwinęły się techniki inżynierii genetycznej w celu stworzenia zmodyfikowanych biologicznych cząsteczek oraz zaprojektowanych genetycznie mikroorganizmów i komórek. Genetycy opracowali również sposoby znajdowania nowych genów i odkrywania ich działania oraz tworzenia transgenicznych zwierząt i roślin.
W środku tej rewolucji bioinżynierskiej eksplodowały zastosowania komercyjne. Branża ewoluowała wokół technik takich jak klonowanie genów (replikacja), ukierunkowana mutageneza (kierowanie mutacjami genetycznymi) i sekwencjonowanie DNA. Opracowano i wprowadzono również interferencję RNA, znakowanie i wykrywanie biomolekuł oraz amplifikację kwasu nukleinowego.
Rynki biotechnologiczne: medyczny i rolniczy
Branża biotechnologiczna jest w dużej mierze podzielona na rynki medyczne i rolnicze. Chociaż przedsiębiorcza biotechnologia jest również stosowana w innych dziedzinach, takich jak przemysłowa produkcja chemikaliów i bioremediacja, jej zastosowanie w tych obszarach jest nadal wyspecjalizowane i ograniczone.
Z drugiej strony branża medyczna i rolnicza przeszły rewolucję biotechnologiczną. Obejmuje to nowe - i czasami kontrowersyjne - wysiłki badawcze i programy rozwojowe. Przedsiębiorstwa rozwinęły się, aby wykorzystać boom w rozwoju biotechnologii. Firmy te wypracowały strategie odkrywania, modyfikowania lub produkowania nowych biomolekuł i organizmów poprzez bioinżynierię.
Biotech Startup Revolution
Biotechnologia wprowadziła zupełnie nowe podejście do opracowywania leków, które nie było łatwo zintegrowane z podejściem skoncentrowanym na chemii stosowanym przez większość uznanych firm farmaceutycznych. Ta zmiana spowodowała wysypkę firm startupowych, począwszy od założenia Cetus (obecnie część Novartis Diagnostics) i Genentech w połowie lat 70.
Ponieważ w Dolinie Krzemowej powstała społeczność kapitału wysokiego ryzyka dla przemysłu zaawansowanych technologii, wiele wczesnych firm biotechnologicznych skupiało się również w rejonie Zatoki San Francisco. Z biegiem lat powstały niezliczone firmy typu start-up, które zajmowały się tym rynkiem.
Centra innowacji powstały w USA w takich miastach jak Seattle, San Diego, Research Triangle Park w Karolinie Północnej, Boston i Filadelfia. Międzynarodowe centra biotechnologiczne obejmują miasta takie jak Berlin, Heidelberg i Monachium w Niemczech; Oxford i Cambridge w Wielkiej Brytanii; oraz Dolina Medicon we wschodniej Danii i południowej Szwecji.
Szybsze projektowanie nowych leków
Biotechnologia medyczna, której przychody przekraczają 150 miliardów dolarów rocznie, otrzymuje większość dolarów na inwestycje i badania w dziedzinie biotechnologii. Ta część biotechnologii obraca się wokół procesu odkrywania leków, który rozpoczyna się od badań podstawowych zidentyfikować geny lub białka związane z konkretnymi chorobami, które można by wykorzystać jako cele leków i do diagnostyki markery.
Po znalezieniu nowego celu genowego lub białkowego, tysiące substancji chemicznych poddaje się badaniu przesiewowemu w celu znalezienia potencjalnych leków, które mają wpływ na cel. Substancje chemiczne, które wyglądają, jakby mogły działać jak leki (czasami określane jako „trafienia”), należy następnie zoptymalizować, sprawdzić pod kątem toksycznych skutków ubocznych i przetestować w badaniach klinicznych.
Firmy biotechnologiczne medyczne
Biotechnologia odegrała kluczową rolę na początkowych etapach odkrywania leków i badań przesiewowych. Większość dużych firm farmaceutycznych prowadzi aktywne programy badawcze w zakresie odkrywania celów, w dużym stopniu uzależnione od biotechnologii. Mniejsze, nowatorskie firmy, takie jak Exelixis, BioMarin Pharmaceuticals i Cephalon (przejęte przez Teva Farmaceutyczny) skupiał się na odkrywaniu i rozwoju leków, często korzystając z unikalnych, zastrzeżonych produktów techniki.
Oprócz bezpośredniego opracowywania leków firmy takie jak Abbott Diagnostics i Becton, Dickinson and Company (BD) szukają sposobów wykorzystania nowych genów związanych z chorobami do tworzenia nowej diagnostyki klinicznej.
Wiele z tych testów identyfikuje najbardziej wrażliwych pacjentów na nowe leki wchodzące na rynek. Wsparciem dla badań nad nowymi lekami jest także długa lista firm badawczych i laboratoryjnych, które dostarczają podstawowe zestawy, odczynniki i sprzęt.
Na przykład firmy takie jak Thermo-Fisher, Promega i wiele innych zapewnia narzędzia laboratoryjne i sprzęt do badań biologicznych. Firmy takie jak Molecular Devices i DiscoveRx zapewniają specjalnie zaprojektowane komórki i systemy wykrywania do badania potencjalnych nowych leków.
Biotechnologia rolnicza: lepsza żywność
Ta sama biotechnologia wykorzystywana do opracowywania leków może również ulepszyć produkty rolne i spożywcze. Jednak w przeciwieństwie do farmaceutyków inżynieria genetyczna nie wygenerowała wysypu nowych start-upów ag-biotech. Różnica może polegać na tym, że pomimo skoku technologicznego biotechnologia nie zmieniła zasadniczo charakteru branży rolniczej.
Manipulowanie uprawami i hodowlą zwierząt w celu optymalizacji genetyki w celu zwiększenia użyteczności i poprawy plonów ma miejsce od tysięcy lat. Można powiedzieć, że bioinżynieria dostarcza wygodnej nowej metody. Ustanowione firmy rolnicze, takie jak Dow i Monsanto (które zostało przejęte przez Bayer), po prostu włączyły biotechnologię do swoich programów badawczo-rozwojowych.
GMO roślin i zwierząt
Większość uwagi skupia się na ag-biotechnologii ulepszanie upraw, która jako firma odniosła spory sukces. Od czasu wprowadzenia pierwszej genetycznie zmodyfikowanej kukurydzy w 1994 roku, transgeniczne produkty podstawowe, takie jak pszenica, soja i pomidory, stały się normą.
Obecnie ponad 90% uprawianej w USA kukurydzy, soi i bawełny jest poddawanych bioinżynierii. Chociaż pozostaje w tyle za roślinami bioinżynieryjnymi, wykorzystanie biotechnologii do ulepszania zwierząt hodowlanych jest również dość powszechne.
Dolly, pierwsza sklonowana owca, powstała w 1996 roku. Od tego czasu klonowanie zwierząt stało się bardziej powszechne i jasne jest, że transgeniczne zwierzęta hodowlane są natychmiastowe horyzont - w 2019 roku AquaBounty (hodowcy genetycznie zmodyfikowanego łososia) otrzymali zgodę FDA na budowę zakładu w Indiana i importować ich przetworzone jaja łososia, które mają być hodowane na żywność w USA
Mimo że organizmy modyfikowane genetycznie (GMO) wywołały wiele kontrowersji w ostatnich latach, ag-biotechnologia osiągnęła dość ugruntowaną pozycję. Zgodnie z najnowszymi dostępnymi informacjami Międzynarodowego Serwisu ds. Nabycia Agri-biotechnologii Zastosowania, nasadzenia upraw genetycznie zmodyfikowanych osiągnęły 189,8 mln hektarów w 2017 r., W porównaniu z 185,1 mln hektarów w 2016 roku.