Биотехнология - это отрасль, сфокусированная на манипулировании живыми организмами для создания коммерческих продуктов. Однако это очень широкий взгляд на эту быстрорастущую научную индустрию.
По таким определениям столетия сельского хозяйства и животноводства можно было бы квалифицировать как виды биотехнологии. Современное понимание и использование этой науки, также известной как биотехнология, было усовершенствовано для создания новых лекарств и устойчивых к вредителям сельскохозяйственных культур.
Такие инновации начали развиваться, когда Стэнли Коэн и Герберт Бойер продемонстрировали клонирование ДНК в своей Стэнфордской лаборатории в 1973 году. Биотехнология стала неотъемлемой частью многих аспектов современной повседневной жизни.
Технология
Со времени первых экспериментов по клонированию ДНК были разработаны методы генной инженерии для создания модифицированных биологических молекул и генетически сконструированных микроорганизмов и клеток. Генетики также разработали способы найти новые гены и выяснить, как они работают, и создали трансгенных животных и растений.
В самый разгар этой биоинженерной революции коммерческие приложения получили взрывной рост. Индустрия развивалась вокруг таких технологий, как клонирование генов (репликация), направленный мутагенез (направляющие генетические мутации) и Секвенирование ДНК. Также были разработаны и внедрены РНК-интерференция, мечение и обнаружение биомолекул и амплификация нуклеиновых кислот.
Рынки биотехнологий: медицинские и сельскохозяйственные
Биотехнологическая промышленность в основном делится на медицинский и сельскохозяйственный рынки. Хотя предприимчивые биотехнологии также применяются в других областях, таких как промышленное производство химикатов и биоремедиация, использование в этих областях все еще является специализированным и ограниченным.
С другой стороны, в медицине и сельском хозяйстве произошли биотехнологические революции. Это включало новые - и порой противоречивые - исследовательские работы и программы развития. Бизнесы выросли, чтобы извлечь выгоду из бума развития биотехнологий. Эти предприятия разработали стратегии открытия, изменения или производства новых биомолекул и организмов с помощью биоинженерии.
Биотехнологическая революция стартапов
Биотехнология представила совершенно новый подход к разработке лекарств, который нелегко интегрировать в химически ориентированный подход, который использовали большинство известных фармацевтических компаний. Этот сдвиг спровоцировал появление целого ряда новых компаний, начиная с основания Cetus (ныне часть Novartis Diagnostics) и Genentech в середине 1970-х годов.
Поскольку в Кремниевой долине существовало устоявшееся сообщество венчурного капитала для индустрии высоких технологий, многие из первых биотехнологических компаний также сосредоточились в районе залива Сан-Франциско. За прошедшие годы было основано бесчисленное количество стартапов, стремящихся выйти на этот рынок.
Инновационные центры появились в США в таких городах, как Сиэтл, Сан-Диего, Парк Исследовательского треугольника Северной Каролины, Бостон и Филадельфия. Международные биотехнологические центры включают такие города, как Берлин, Гейдельберг и Мюнхен в Германии; Оксфорд и Кембридж в Великобритании; и Медиконова долина на востоке Дании и юге Швеции.
Создавайте новые лекарства быстрее
Медицинская биотехнология с доходом, превышающим 150 миллиардов долларов в год, получает большую часть биотехнологических инвестиций и долларов на исследования. Эта часть биотехнологии сосредоточена вокруг разработки новых лекарств, которая начинается с фундаментальных исследований, направленных на идентифицировать гены или белки, связанные с определенными заболеваниями, которые могут быть использованы в качестве мишеней для лекарств и диагностики маркеры.
Как только новый ген или белок-мишень обнаруживается, тысячи химических веществ проверяются, чтобы найти потенциальные лекарства, которые влияют на цель. Химические вещества, которые выглядят так, как будто они могут действовать как лекарства (иногда называемые «хитами»), затем необходимо оптимизировать, проверить на токсические побочные эффекты и протестировать в клинических испытаниях.
Медицинские биотехнологические компании
Биотехнологии сыграли важную роль на начальных этапах открытия и проверки лекарств. Большинство крупных фармацевтических компаний проводят активные исследовательские программы по обнаружению целей, в значительной степени опирающиеся на биотехнологии. Небольшие компании-выскочки, такие как Exelixis, BioMarin Pharmaceuticals и Cephalon (приобретены Teva Фармацевтическая), ориентированная на открытие и разработку лекарств, часто используя уникальные запатентованные техники.
Помимо непосредственной разработки лекарств, такие компании, как Abbott Diagnostics и Becton, Dickinson and Company (BD), ищут способы использования новых генов, связанных с заболеванием, для создания новых клинических диагностических средств.
Многие из этих тестов выявляют пациентов, наиболее восприимчивых к новым лекарствам, поступающим на рынок. Кроме того, поддержка исследований новых лекарств - это длинный список исследовательских и лабораторных компаний, которые предоставляют базовые наборы, реагенты и оборудование.
Например, такие компании, как Thermo-Fisher, Promega и многие другие, предоставляют лабораторные инструменты и оборудование для исследований в области биологии. Такие компании, как Molecular Devices и DiscoveRx, предоставляют специально разработанные клетки и системы обнаружения для скрининга потенциальных новых лекарств.
Сельскохозяйственная биотехнология: лучшая еда
Та же биотехнология, которая используется для разработки лекарств, может также улучшить сельскохозяйственные и пищевые продукты. Однако, в отличие от фармацевтики, генная инженерия не породила целого ряда новых агробиотехнологических стартапов. Разница может состоять в том, что, несмотря на технологический скачок вперед, биотехнологии не изменили коренным образом характер сельскохозяйственной отрасли.
Манипуляции с сельскохозяйственными культурами и домашним скотом для оптимизации генетики для повышения полезности и повышения урожайности происходили уже тысячи лет. Можно сказать, что биоинженерия предоставляет удобный новый метод. Известные сельскохозяйственные компании, такие как Dow и Monsanto (которая была приобретена Bayer), просто интегрировали биотехнологии в свои программы НИОКР.
ГМО растений и животных
Основное внимание в агробиотехнологиях уделяется улучшение урожая, который как бизнес оказался довольно успешным. С тех пор, как в 1994 году была представлена первая генетически модифицированная кукуруза, основные продукты трансгенных культур, такие как пшеница, соя и томаты, стали нормой.
Сейчас более 90% кукурузы, сои и хлопка, выращиваемых в США, производятся с помощью биоинженерии. Несмотря на отставание от биоинженерных растений, использование биотехнологии для улучшения сельскохозяйственных животных также довольно распространено.
Долли, первая клонированная овца, была создана в 1996 году. С тех пор клонирование животных стало более обычным явлением, и ясно, что трансгенные сельскохозяйственные животные находятся в непосредственной близости горизонт - в 2019 году AquaBounty (производители генно-инженерного лосося) получили одобрение FDA на строительство своего предприятия в Индиана и импортировать их искусственно приготовленные яйца лосося, которые будут выращиваться в пищу в США.
Хотя генетически модифицированные организмы (ГМО) вызвали много споров в последние годы, агробиотехнология стала довольно прочной. Согласно последним доступным брифингам Международной службы по приобретению агробиотехнологий В 2017 году посадки генетически модифицированных культур достигли 189,8 млн га, по сравнению с 185,1 млн га. га в 2016 году.