Biotechnológia je priemyselné odvetvie zamerané na manipuláciu so živými organizmami pri vytváraní komerčných produktov. Toto je však veľmi široký pohľad na tento rýchlo sa rozvíjajúci vedecký priemysel.
Podľa takýchto definícií by sa storočia poľnohospodárstva a chovu zvierat kvalifikovali ako typy biotechnológií. Moderné chápanie a využitie tejto vedy, známej aj ako biotechnológie, sa zdokonalilo pri vytváraní nových liekov a plodín odolných voči škodcom.
Takéto inovácie sa začali rozvíjať, keď Stanely Cohen a Herbert Boyer v roku 1973 demonštrovali klonovanie DNA vo svojom stanfordskom laboratóriu. Biotechnológia sa stala podstatou mnohých aspektov moderného každodenného života.
Technológia
Od prvých experimentov s klonovaním DNA sa vyvinuli techniky genetického inžinierstva, ktoré vytvorili upravené biologické molekuly a geneticky upravené mikroorganizmy a bunky. Genetici tiež vyvinuli spôsoby, ako nájsť nové gény a zistiť, ako fungujú, a vytvorili transgénne zvieratá a rastliny.
Uprostred tejto revolúcie v oblasti bioinžinierstva explodovali komerčné aplikácie. Priemysel sa vyvíjal okolo techník ako napr génové klonovanie (replikácia), riadená mutagenéza (riadenie genetických mutácií) a Sekvenovanie DNA. Boli vyvinuté a zavedené aj interferencie RNA, značenie a detekcia biomolekúl a amplifikácia nukleových kyselín.
The Biotech Markets: Medical and Agricultural
Biotechnologický priemysel je z veľkej časti rozdelený na lekársky a poľnohospodársky trh. Hoci sa podnikavá biotechnológia uplatňuje aj v iných oblastiach, ako je priemyselná výroba chemikálií a bioremediacia, použitie v týchto oblastiach je stále špecializované a obmedzené.
Na druhej strane lekársky a poľnohospodársky priemysel prešli biotechnologickými revolúciami. Zahŕňalo to nové - a niekedy kontroverzné - výskumné úsilie a rozvojové programy. Podniky sa vyvinuli preto, aby zužitkovali rozmach biotechnologického rozvoja. Tieto podniky vypestovali stratégie na objavovanie, pozmeňovanie alebo výrobu nových biomolekúl a organizmov prostredníctvom bioinžinierstva.
Revolúcia pri spustení biotechnológie
Biotechnológia predstavila úplne nový prístup k vývoju liekov, ktorý sa nedal ľahko integrovať do chemicky zameraného prístupu, ktorý používa väčšina zavedených farmaceutických spoločností. Tento posun vyvolal vyrážku začínajúcich spoločností, počnúc založením spoločností Cetus (dnes súčasť Novartis Diagnostics) a Genentech v polovici 70. rokov.
Pretože v Silicon Valley bola založená komunita rizikového kapitálu pre high-tech priemysel, veľa raných biotechnologických spoločností sa združilo aj v oblasti San Francisco Bay Area. V priebehu rokov bolo založených nespočetné množstvo začínajúcich spoločností, ktoré sa snažia presadiť na tomto trhu.
Inovačné uzly vyvinuté v USA v mestách ako Seattle, San Diego, North Carolina's Research Triangle Park, Boston a Philadelphia. Medzi medzinárodné biotechnické centrá patria mestá ako Berlín, Heidelberg a Mníchov v Nemecku; Oxford a Cambridge vo Veľkej Británii.; a údolie Medicon vo východnom Dánsku a južnom Švédsku.
Rýchlejší návrh nových liekov
Lekárska biotechnológia s príjmami presahujúcimi 150 miliárd dolárov ročne dostáva väčšinu biotechnologických investícií a dolárov na výskum. Táto časť biotechnológie gravituje okolo plynovodu objavovania drog, ktorý začína základným výskumom až do identifikovať gény alebo proteíny spojené s konkrétnymi chorobami, ktoré by sa mohli použiť ako ciele liekov a diagnostika značkovače.
Akonáhle sa nájde nový cieľový gén alebo proteín, podrobia sa skríningu tisíce chemikálií, aby sa našli potenciálne lieky, ktoré cieľ ovplyvňujú. Chemikálie, ktoré vyzerajú, že by mohli fungovať ako lieky (niekedy známe ako „zásahy“), je potom potrebné optimalizovať, skontrolovať, či neobsahujú toxické vedľajšie účinky, a testovať ich v klinických štúdiách.
Lekárske biotechnologické spoločnosti
Biotech pomohol pri počiatočných fázach objavovania liekov a skríningu. Väčšina veľkých farmaceutických spoločností má aktívne výskumné programy zamerané na objavovanie cieľov, ktoré sú veľmi závislé od biotechnológií. Menšie začínajúce spoločnosti ako Exelixis, BioMarin Pharmaceuticals a Cephalon (získané spoločnosťou Teva Pharmaceutical) zameraná na objavovanie a vývoj liekov často používaním jedinečných patentovaných prostriedkov techniky.
Okrem priameho vývoja liekov spoločnosti ako Abbott Diagnostics a Becton, Dickinson and Company (BD) hľadajú spôsoby, ako využiť nové gény súvisiace s chorobou na vytvorenie novej klinickej diagnostiky.
Mnohé z týchto testov identifikujú pacientov, ktorí najviac reagujú na nové lieky prichádzajúce na trh. Podporou výskumu nových liekov je tiež dlhý zoznam výskumných a laboratórnych dodávateľských spoločností, ktoré poskytujú základné súpravy, činidlá a vybavenie.
Napríklad spoločnosti ako Thermo-Fisher, Promega a množstvo ďalších poskytujú laboratórne nástroje a vybavenie pre výskum v biologických vedách. Spoločnosti ako Molecular Devices a DiscoveRx poskytujú špeciálne vyvinuté bunky a detekčné systémy na skríning potenciálnych nových liekov.
Poľnohospodárska biotechnológia: lepšie potraviny
Rovnaká biotechnológia, ktorá sa používa pri vývoji liekov, môže tiež vylepšiť poľnohospodárske a potravinárske výrobky. Genetické inžinierstvo však na rozdiel od farmaceutických prípravok neprinieslo množstvo nových startupov ag-biotechnológií. Rozdiel môže byť v tom, že aj napriek technologickému skoku vpred biotechnológia zásadne nezmenila charakter poľnohospodárskeho priemyslu.
Manipulácia s plodinami a hospodárskymi zvieratami s cieľom optimalizovať genetiku na zvýšenie úžitkovosti a zlepšenie úžitkovosti prebieha už tisíce rokov. Bioinžinierstvo svojím spôsobom predstavuje pohodlnú novú metódu. Založené poľnohospodárske spoločnosti, ako sú Dow a Monsanto (ktoré získala spoločnosť Bayer), jednoducho integrovali biotechnológie do svojich programov výskumu a vývoja.
Rastlinné a živočíšne GMO
Väčšina zamerania na ag-biotechnológie je na zlepšenie úrody, ktorá ako firma bola celkom úspešná. Odkedy bola v roku 1994 predstavená prvá geneticky modifikovaná kukurica, stali sa normou transgénne základné plodiny ako pšenica, sója a paradajky.
Teraz je viac ako 90% kukurice, sóje a bavlny pestovanej v USA biotechnologicky vyrobené. Aj keď zaostáva za rastlinami s bioinžinierstvom, prevláda tiež použitie biotechnológií na vylepšenie hospodárskych zvierat.
Dolly, prvá klonovaná ovca, bola vytvorená v roku 1996. Od tej doby sa klonovanie zvierat stalo čoraz bežnejším javom a je zrejmé, že transgénne hospodárske zvieratá sú okamžite horizont - v roku 2019 získala spoločnosť AquaBounty (pestovatelia lososa geneticky upraveného) povolenie od FDA na vybudovanie svojho závodu v Indiana a dovoz ich upravené vajcia z lososa, ktoré sa majú chovať na potravu v USA
Hoci geneticky modifikované organizmy (GMO) ktoré v posledných rokoch vyvolali veľa kontroverzií, ag-biotechnológia sa stala veľmi dobre zavedenou. Podľa posledných dostupných brífingov Medzinárodnej služby pre akvizíciu agrobiotechniky Aplikácie, výsadby geneticky modifikovaných plodín dosiahli v roku 2017 189,8 milióna hektárov, čo je nárast zo 185,1 milióna hektárov v roku 2016.