Биотехнологиите са индустрия, която е фокусирана върху манипулирането на живите организми за създаване на търговски продукти. Това обаче е много широко виждане за тази бързо развиваща се научна индустрия.
По тези определения вековете земеделие и животновъдство биха се квалифицирали като видове биотехнологии. Съвременното разбиране и използване на тази наука, известна още като биотехнологии, е усъвършенствана, за да създаде нови лекарства и устойчиви на вредители култури.
Такива нововъведения започнаха да се развиват, когато Станели Коен и Хърбърт Бойер демонстрираха клониране на ДНК в лабораторията си в Станфорд през 1973 г. Биотехнологиите са присъщи на много аспекти на съвременното ежедневие.
Технологията
От първите експерименти с клониране на ДНК са разработени техники за генно инженерство за създаване на инженерни биологични молекули и генетично проектирани микроорганизми и клетки. Генетиците също са разработили начини да намерят нови гени и да разберат как работят и са създали трансгенни животни и растения.
В разгара на тази революция в областта на биоинженерството, търговските приложения избухнаха. Индустрия еволюира около техники като клониране на ген (репликация), насочена мутагенеза (насочване на генетични мутации) и ДНК секвениране. РНК интерференция, маркиране и откриване на биомолекули и амплификация на нуклеинова киселина също бяха разработени и въведени.
Пазарите на биотехнологии: медицински и селскостопански
Биотехнологичната индустрия е до голяма степен разделена на медицинския и селскостопанския пазар. Въпреки че предприемчивата биотехнология се прилага и в други области, като промишленото производство на химикали и биоремедиацията, използването в тези области все още е специализирано и ограничено.
От друга страна, медицинската и селскостопанската индустрия са претърпели биотехнологични революции. Това включва нови - и понякога противоречиви - изследователски усилия и програми за развитие. Бизнесът се е развил, за да се възползва от бума в развитието на биотехнологиите. Тези фирми са култивирали стратегии за откриване, промяна или производство на нови биомолекули и организми чрез биоинженерство.
Биотехнологична революция при стартиране
Биотехнологиите въведоха изцяло нов подход към разработването на лекарства, който не се интегрира лесно в химически фокусирания подход, използван от повечето утвърдени фармацевтични компании. Тази промяна предизвика обрив на стартиращи компании, започвайки с основаването на Cetus (сега част от Novartis Diagnostics) и Genentech в средата на 70-те години.
Тъй като в Силициевата долина е създадена общност за рисков капитал за високотехнологичната индустрия, много от ранните биотехнологични компании също са се групирали в района на залива на Сан Франциско. През годините са създадени безброй стартъп компании, които да преследват този пазар.
Центрове за иновации се развиват в САЩ в градове като Сиатъл, Сан Диего, Изследователския триъгълник на Северна Каролина, Бостън и Филаделфия. Международните центрове за биотехнологии включват градове като Берлин, Хайделберг и Мюнхен в Германия; Оксфорд и Кеймбридж във Великобритания; и долината Медикон в източна Дания и южна Швеция.
По-бързо проектиране на нови лекарства
Медицинските биотехнологии, с приходи надвишаващи 150 милиарда долара годишно, получават по-голямата част от биотехнологични инвестиции и долари за научни изследвания. Тази част от биотехнологиите гравитира около тръбопровода за откриване на наркотици, който започва с основни изследвания идентифициране на гени или протеини, свързани с определени заболявания, които биха могли да се използват като лекарствени цели и диагностика маркери.
След като бъде намерена нова мишена за ген или протеин, хиляди химикали се изследват, за да се намерят потенциални лекарства, които влияят на целта. Химикалите, които изглеждат като, че могат да действат като лекарства (понякога известни като „удари“), трябва да бъдат оптимизирани, проверени за токсични странични ефекти и тествани в клинични изпитвания.
Медицински биотехнологични компании
Biotech играе важна роля в началните етапи на откриване и скрининг на лекарства. Повечето големи фармацевтични компании имат активни изследователски програми за откриване на цели, силно зависими от биотехнологиите. По-малки нови компании като Exelixis, BioMarin Pharmaceuticals и Cephalon (придобити от Teva Pharmaceutical), фокусирани върху откриването и разработването на лекарства, като често използват уникални патентовани техники.
В допълнение към директното разработване на лекарства, компании като Abbott Diagnostics и Becton, Dickinson and Company (BD) търсят начини за използване на нови гени, свързани с болестта, за създаване на нова клинична диагностика.
Много от тези тестове идентифицират най-отзивчивите пациенти за нови лекарства, които се появяват на пазара. Също така, подпомагането на изследванията за нови лекарства е дълъг списък от компании за изследвания и лаборатории, които предоставят основни комплекти, реагенти и оборудване.
Например компании като Thermo-Fisher, Promega и множество други предоставят лабораторни инструменти и оборудване за изследване на биологичните науки. Компании като Molecular Devices и DiscoveRx предоставят специално проектирани клетки и системи за откриване за скрининг на потенциални нови лекарства.
Селскостопанска биотехнология: по-добра храна
Същата биотехнология, използвана за разработване на лекарства, също може да подобри селскостопанските и хранителните продукти. Въпреки това, за разлика от фармацевтичните продукти, генното инженерство не генерира обрив от нови ag-биотехнологични компании. Разликата може да е, че въпреки технологичния скок, биотехнологиите не са променили коренно естеството на селскостопанската индустрия.
Манипулирането на култури и добитък за оптимизиране на генетиката с цел подобряване на полезността и подобряване на добивите се провежда от хиляди години. По някакъв начин, биоинженерството предоставя удобен нов метод. Създадените селскостопански компании, като Dow и Monsanto (придобити от Bayer), просто интегрираха биотехнологиите в своите програми за научноизследователска и развойна дейност.
Растителни и животински ГМО
По-голямата част от фокуса върху аг-биотехнологиите е върху подобряване на реколтата, който като бизнес е бил доста успешен. Откакто през 1994 г. беше въведена първата генетично модифицирана царевица, трансгенните култури като пшеница, соя и домати се превърнаха в норма.
Сега повече от 90% от отглежданата в САЩ царевица, соя и памук са биоинженерни. Въпреки че изостават от биоинженерните растения, използването на биотехнологии за подобряване на селскостопанските животни също е доста широко разпространено.
Доли, първата клонирана овца, е създадена през 1996 година. Оттогава клонирането на животни стана по-често срещано явно и е ясно, че трансгенните селскостопански животни са незабавно хоризонт - през 2019 г. AquaBounty (производители на генетично модифицирана сьомга) получи одобрение от FDA да изгради своето съоръжение в Индиана и импортирайте техните проектирани яйца от сьомга, които ще се отглеждат за храна в САЩ
Макар че генетично модифицирани организми (ГМО) генерираха много противоречия през последните години, ag-биотехнологиите станаха доста добре установени. Според последните налични брифинги от Международната служба за придобиване на агробиотехнологии Приложенията, насажденията на генетично модифицирани култури достигнаха 189,8 милиона хектара през 2017 г. спрямо 185,1 милиона хектара през 2016г.