زیست‌فناوری

نمونه‌ای از یک میکرو-آرایهٔ دی ان آ

کلاس‌ درس برخطی مربوط به موضوع این مقاله در کلاس‌های درس اینترنتی در بخش مهندسی زیست‌شناسی موجود است.

واژهٔ زیست‌فناوری یا بیوتکنولوژی نخستین بار در سال ۱۹۱۹ از سوی کارل ارکی (Karl Ereky) به مفهوم کاربرد دانش های پزشکی و زیستی و اثر مقابل آن در فناوری‌های ساخت بشر به کار برده شد. به طور کلی هر گونه کنش هوشمندانه بشر در آفرینش، بهبود و عرضه فرآورده‌های گوناگون با استفاده از جانداران، به ویژه از طریق دستکاری آن‌ها در سطح مولکولی در حیطه این مهم‌ترین، پاک‌ترین و اقتصادی‌ترین فناوری سده حاضر، زیست‌فناوری، قرار می‌گیرد.

نام این دانش از این رو در ایران با نام "بیوتکنولوژی" شناخته میشود که این نامگذاری در تقریباً تمام کشورهای جهان با همین نام شناخته میشود.

زیست‌فناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سال‌های اخیر است.این واژه را درست یا نادرست به مفهوم همه چیز برای مردم به کار می‌برند. بیوتکنولوژی را در یک تعریف کلی به کارگیری اندامگان یا ارگانیسم یا فرایندهای زیستی در صنایع تولیدی یا خدماتی دانسته‌اند. تعریف ساده این پدیده نوین عبارت است از دانشی که کاربرد یکپارچه زیست‌شیمی، میکروب‌شناسی و فناوری‌های تولید را در سامانه‌های زیستی به دلیل استفاده‌ای که در سرشت بین رشته‌ای علوم دارند مطالعه می‌کنند. در تعریف دیگر بیوتکنولوژی را چنین تشریح کرده‌اند:

فنونی که از موجودات زنده برای ساخت یا تغییر محصولات، ارتقا کیفی گیاهان یا حیوانات و تغییر صفات میکروارگانیسم‎ها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کند. بیوتکنولوژی به لحاظ ویژگی‌های ذاتی خود دانشی بین رشته‌ای است. کاربرد این گونه دانش‌ها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید می‌انجامد و زمینه‌ها و روش‌شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل برهم‌کنش بخش‌های گوناگون زیست‌شناسی و مهندسی است. زیست‌فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه‌است و جزء دیگر سامانه یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند.

پیدایش زیست‌فناوری

سابقه به‌کارگیری میکروارگانیسم‎ها برای تولید مواد خوراکی مانند سرکه، ماست و پنیر به بیش از ۸ هزار سال پیش برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسم‌ها در تولید الکل و سرکه در سده پیش زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جست و جوی روشی بودند تا از ترش شدن شراب و آبجو هنگام جابه‌جایی آن‌ها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور درخواست کمک کردند. لویی پاستور پی برد که مخمرها در خلا قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند بی‌هوازی تخمیر نام دارد. و نیز دریافت که ترشیدگی و آلودگی بر اثر فعالیت دسته باکتری اسید استیک که الکل را به سرکه تبدیل می‌کند روی می‌دهد.

کاربردهای سنتی زیست‌فناوری

کاربردهای سنتی بیوتکنولوژی شامل اصلاح نباتات و دام، تهیه نان، ماست و پنیر بوده‌است و پس از آن تولید پادزیست‌ها (آنتی بیوتیک‌ها)، انسولین انسانی و اینترفرون علوم آزمایشگاهی و هم‌اکنون با پیدایش فناوری DNA نوترکیب، دستکاری ژن‌ها و انتقال ژن از یک موجود زنده به دیگری یا به عبارت دیگر مهندسی ژنتیک، ظرفیت بهره‌گیری از این فناوری به گونه فزاینده‌ای افزایش یافته‌است.

در حال حاضر با توجه به افزایش بی رویه جمعیت و نیاز به تأمین مواد غذایی این جمعیت رو به تزاید، بیوتکنولوژی کشاورزی مورد توجه ویژه‌است و محصولات تراریخته گوناگون پرمحصول و مقاوم کشاورزی مانند ذرت، برنج، سویا، گوجه فرنگی، گندم تولید و به‌کارگیری تکنیک‌های نوین بیوتکنولوژی در افزایش تولید شیر و گوشت دام موثر واقع شده‌اند.

تامین سلامت و بهداشت جمعیت بیش از شش میلیاردی ساکنان کره زمین از طریق تولید داروهای نوترکیب و واکسن‌ها، دستیابی به روش‌های درمان کم‌هزینه بیماری‌ها و یافتن درمان بیماری‌های بدون درمان و تشخیص سریع‌تر و مؤثرتر بیماری‌های گوناگون از جمله بیماری‌های ژنتیکی از وظایف بیوتکنولوژی پزشکی است.

همچنین رویکرد جدید به محیط زیست در قرن حاضر و در نظر گرفتن آن به عنوان یک جزء از سرمایه ملی کشورها و لزوم حفظ آن با به‌کارگیری بیوتکنولوژی از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر در سده حاضر است. حذف مؤثر آلاینده‌های محیطی خطرناک از محیط زیست با استفاده از میکروارگانیسم‌های پالایشگر آلودگی و استفاده از فنون نگهداری ذخایر ژنتیکی کشور از جمله کاربردهای بیوتکنولوژی در زمینه محیط زیست است. کاربردهای بیوتکنولوژی در صنعت که به تولید محصولات با صرف هزینه و انرژی کمتر، ضایعات اندک می‌انجامد و از همه مهم‌تر، کمترین اثر سوء بر محیط زیست را برجا می‌گذارد، باعث شد که از این فناوری به عنوان یکی از پاکترین بخش‌های صنعت یاد شود. بیوتکنولوژی همچنین تولید محصولاتی که قبلأ از روش‌های دیگر امکان تولید آن وجود نداشته یا بسیار سخت و دشوار بوده‌است، ممکن ساخته‌است.

فراورده‌های زیست‌فناوری

فراورده‌های بدست آمده از صنعت زیست‌فناوری در دنیا فراوان بوده و در کشور ایران تا به امسال (۱۳۸۶) به کمتر از ۲۰ عدد محدود می‌شود.

۱- اینترفرون بتا یک آ با نام‌های تجاری سینووکس Cinnovex و رسیژن ReciGen

۲- اینترفرون گاما با نام تجاری گاما ایمونکس

۳- آنزیمهای بیولوژی مولکولی مانند تک دی ان ای پلی مراز

۴- کیت‌های تشخیص مولکولی بیماریها

۵- کیت‌های الایزا مانند کیت الایزای تشخیص ایدز

۶- واکسن‌های نسل جدید مانند واکسن هپاتیت ب

۷- داروهای جدید که در شرف ورود به بازار داخلی هستند مانند اینترفرون آلفا و استرپتوکیناز و اریتروپوئتین و اینترفرون بتا یک بی

٨- داروهای جدید که وارد بازار داخلی شدند مانند آنژی پارس (Angipars)

پیشینه زیست‌فناوری در ایران

حدود ۳۰ سال از عمر این فناوری جدید می‌گذرد و ایران نیز سرمایه گذاری‌هایی را برای تربیت نیروی انسانی و ایجاد چند مرکز تحقیقاتی آغاز کرده‌است. موسسه سرم سازی رازی و انستیتو پاستور از موسسات قدیمی ایران هستند که در زمینه تولید سرم و واکسن از زیست‌فناوری استفاده می‌کنند. اما اولین مرکز تخصصی بیوتکنولوژی دو دهه پیش در سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران شکل گرفت. بعد از آن مرکز ملی تحقیقات مهندسی ژنتیک و مؤسسات تحقیقاتی دیگر در بخش‌های مختلف به خصوص دانشگاهها فعالتر شدند. در دهه ۷۰ گروهی از سوی وزارتخانه‌های علوم، جهاد کشاروزی و بهداشت و درمان به خارج اعزام شدند و با بازگشت این گروه، فعالیت‌های تحقیقاتی رونق گرفت. در سال ۱۳۷۹ گروه بیوتکنولوژی به درخواست متخصصان و به دستور محمد خاتمی، رئیس جمهور وقت، در وزارت علوم تشکیل شد و برنامه ملی بیوتکنولوژی نتایج فعالیت این گروه‌است.

پیوند به بیرون

• سرویس خبری بیوتکنولوژی ایران
• انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران
• پرتال بیوانفورماتیک ایرانیان
• انجمن ژنتیک ایران
• مرکز مطالعات زیست‌فناوری (ایران بیوتک)
• پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری
• سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران
• انستیتو پاستور ایران
• موسسه تحقیقات زیست‌فناوری کشاورزی