Biotechnologie, die Verwendung von Biologie zur Lösung von Problemen und zur Herstellung nützlicher Produkte. Der prominenteste Bereich der Biotechnologie ist die Herstellung von therapeutischen Proteinen und anderen Arzneimitteln durch Gentechnik.
Was ist Biotechnologie?
Biotechnologie ist die Verwendung von Biologie, um Probleme zu lösen und nützliche Produkte herzustellen. Der bekannteste Ansatz ist die Gentechnik, die es Wissenschaftlern ermöglicht, die DNA eines Organismus nach Belieben anzupassen.
Warum ist Biotechnologie wichtig?
Die Biotechnologie ist besonders wichtig auf dem Gebiet der Medizin, wo sie die Produktion von therapeutischen Proteinen und anderen Arzneimitteln erleichtert., Synthetisches Insulin und synthetisches Wachstumshormon sowie diagnostische Tests zur Erkennung verschiedener Krankheiten sind nur einige Beispiele dafür, wie sich die Biotechnologie auf die Medizin auswirkt. Die Biotechnologie hat sich auch bei der Verfeinerung industrieller Prozesse, bei der Umweltreinigung und in der landwirtschaftlichen Produktion als hilfreich erwiesen.
Wann entstand die moderne Biotechnologie?
Die ersten molekularen und zellulären Werkzeuge der modernen Biotechnologie entstanden in den 1960er und 70er Jahren. Mitte bis Ende der 1970er Jahre begann eine junge „Biotech“ – Industrie zu verschmelzen., Die moderne Biotechnologie steht im Gegensatz zu älteren Formen der „Biotechnologie“, die vor Tausenden von Jahren entstanden sind, als der Mensch begann, Pflanzen und Tiere zu domestizieren. Menschen haben auch lange auf die biologischen Prozesse von Mikroorganismen getippt, um Brot, alkoholische Getränke und Käse herzustellen.
Seit rund 10.000 Jahren nutzen Menschen biologische Prozesse, um ihre Lebensqualität zu verbessern, beginnend mit den ersten landwirtschaftlichen Gemeinschaften., Vor ungefähr 6.000 Jahren begannen die Menschen, die biologischen Prozesse von Mikroorganismen zu erschließen, um Brot, alkoholische Getränke und Käse herzustellen und Milchprodukte zu konservieren. Aber solche Prozesse sind nicht das, was heute mit Biotechnologie gemeint ist, ein Begriff, der zuerst weit verbreitet auf die molekularen und zellulären Technologien angewendet wurde, die in den 1960er und 70er Jahren aufzutauchen begannen. Eine junge „Biotech“ – Industrie begann Mitte bis Ende der 1970er Jahre zu verschmelzen, angeführt von Genentech, einem 1976 von Robert A. Swanson und Herbert W., Boyer zur Kommerzialisierung der rekombinanten DNA-Technologie, die von Boyer, Paul Berg und Stanley N. Cohen entwickelt wurde. Frühe Unternehmen wie Genentech, Amgen, Biogen, Cetus und Genex begannen mit der Herstellung gentechnisch veränderter Substanzen hauptsächlich für medizinische und ökologische Zwecke.
Mehr als ein Jahrzehnt lang wurde die Biotechnologieindustrie von rekombinanter DNA-Technologie oder Gentechnik dominiert., Diese Technik besteht darin, das Gen für ein nützliches Protein (oft ein menschliches Protein) in Produktionszellen—wie Hefe, Bakterien oder Säugetierzellen in Kultur—zu spleißen, die dann beginnen, das Protein in Volumen zu produzieren. Beim Spleißen eines Gens in eine Produktionszelle entsteht ein neuer Organismus. Zunächst waren biotechnologische Investoren und Forscher unsicher, ob die Gerichte ihnen erlauben würden, Patente auf Organismen zu erwerben; Schließlich waren Patente auf neue Organismen, die zufällig in der Natur entdeckt und identifiziert wurden, nicht erlaubt. Aber 1980, die USA, Der Oberste Gerichtshof entschied im Fall von Diamond v. Chakrabarty, dass „ein lebender menschlicher Mikroorganismus patentierbarer Gegenstand ist.“Diese Entscheidung brachte eine Welle neuer Biotechnologieunternehmen und den ersten Investitionsboom der Automobilindustrie hervor. Im Jahr 1982 wurde rekombinantes Insulin das erste Produkt, das durch Gentechnik hergestellt wurde, um die Zulassung der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zu erhalten., Seitdem wurden Dutzende gentechnisch veränderter Proteinmedikamente auf der ganzen Welt vermarktet, darunter rekombinante Versionen von Wachstumshormon, Gerinnungsfaktoren, Proteinen zur Stimulierung der Produktion von roten und weißen Blutkörperchen, Interferonen und gerinnsellösenden Mitteln.
In den Anfangsjahren war die wichtigste Errungenschaft der Biotechnologie die Fähigkeit, natürlich vorkommende therapeutische Moleküle in größeren Mengen herzustellen, als sie aus herkömmlichen Quellen wie Plasma, tierischen Organen und menschlichen Leichen gewonnen werden könnten. Rekombinante Proteine sind auch seltener mit Krankheitserregern kontaminiert oder provozieren allergische Reaktionen. Heute versuchen Biotechnologieforscher, die molekularen Ursachen von Krankheiten zu entdecken und genau auf dieser Ebene einzugreifen., Manchmal bedeutet dies, therapeutische Proteine zu produzieren, die die körpereigenen Vorräte erweitern oder genetische Mängel ausgleichen, wie in der ersten Generation von Biotech-Medikamenten. (Gentherapie-Insertion von Genen, die ein benötigtes Protein kodieren, in den Körper oder die Zellen eines Patienten—ist ein verwandter Ansatz.) Die Biotechnologieindustrie hat aber auch ihre Forschung auf die Entwicklung traditioneller Arzneimittel und monoklonaler Antikörper ausgeweitet, die das Fortschreiten einer Krankheit stoppen., Solche Schritte werden durch sorgfältige Untersuchung von Genen (Genomik), den Proteinen, die sie kodieren (Proteomik), und den größeren biologischen Wegen, in denen sie wirken, aufgedeckt.
Zusätzlich zu den oben genannten Tools umfasst die Biotechnologie auch die Verschmelzung biologischer Informationen mit Computertechnologie (Bioinformatik), die Erforschung der Verwendung mikroskopischer Geräte, die in den menschlichen Körper gelangen können (Nanotechnologie), und möglicherweise die Anwendung von Techniken der Stammzellforschung und des Klonens, um tote oder defekte Zellen und Gewebe zu ersetzen (regenerative Medizin)., Unternehmen und akademische Labors integrieren diese unterschiedlichen Technologien in dem Bemühen, nach unten in Moleküle zu analysieren und auch nach oben von der Molekularbiologie in Richtung chemischer Wege zu synthetisieren, Gewebe, und Organe.,
Die Biotechnologie hat sich nicht nur im Gesundheitswesen als hilfreich bei der Verfeinerung industrieller Prozesse erwiesen, sondern auch durch die Entdeckung und Produktion biologischer Enzyme, die chemische Reaktionen auslösen (Katalysatoren). für die Umweltreinigung mit Enzymen, die Verunreinigungen zu harmlosen Chemikalien verdauen und dann nach dem Verzehr der verfügbaren „Lebensmittelversorgung“ absterben; und in der landwirtschaftlichen Produktion durch Gentechnik.
Landwirtschaftliche Anwendungen der Biotechnologie haben sich als die umstrittensten erwiesen., Einige Aktivisten und Verbrauchergruppen haben ein Verbot gentechnisch veränderter Organismen (GVO) oder Kennzeichnungsgesetze gefordert, um die Verbraucher über das wachsende Vorhandensein von GVO in der Lebensmittelversorgung zu informieren. In den Vereinigten Staaten begann die Einführung von GVO in die Landwirtschaft 1993, als die FDA Bovine Somatotropin (BST) genehmigte, ein Wachstumshormon, das die Milchproduktion bei Milchkühen steigert. Im nächsten Jahr genehmigte die FDA das erste gentechnisch veränderte Vollwertkost, eine Tomate, die für eine längere Haltbarkeit entwickelt wurde., Seitdem wurde die behördliche Zulassung in den USA, Europa und anderswo von Dutzenden von landwirtschaftlichen GVO gewonnen, einschließlich Pflanzen, die ihre eigenen Pestizide produzieren, und Pflanzen, die die Anwendung bestimmter Herbizide überleben, die zum Abtöten von Unkraut verwendet werden. Studien der Vereinten Nationen, der US National Academy of Sciences, der Europäischen Union, der American Medical Association, der US-Aufsichtsbehörden und anderer Organisationen haben festgestellt, dass GVO-Lebensmittel sicher sind, aber Skeptiker behaupten, dass es noch zu früh ist, um die langfristigen gesundheitlichen und ökologischen Auswirkungen solcher Pflanzen zu beurteilen., Jahrhunderts nahm die in gentechnisch veränderten Pflanzen gepflanzte Landfläche dramatisch zu, von 1,7 Millionen Hektar (4,2 Millionen Hektar) im Jahr 1996 auf 160 Millionen Hektar (395 Millionen Hektar) im Jahr 2011.
Insgesamt ist der Umsatz der US -, und die europäischen Biotechnologieindustrien haben sich im Fünfjahreszeitraum von 1996 bis 2000 in etwa verdoppelt. Jahrhundert, angetrieben durch die Einführung neuer Produkte, insbesondere im Gesundheitswesen.