Biotehnoloogia on tööstus, mis on keskendunud elusorganismidega manipuleerimisele kommertslike toodete loomisel. Kuid see on väga lai vaade sellele kiiresti kasvavale teadustööstusele.
Selliste määratluste järgi kvalifitseeruks sajandite pikkune põllumajandus ja loomakasvatus biotehnoloogia liikideks. Selle teaduse, tuntud ka kui biotehnoloogia, tänapäevane arusaam ja kasutamine on täiustatud, et luua uudseid ravimeid ja kahjuritele vastupidavaid kultuure.
Selliseid uuendusi hakati arendama siis, kui Stanely Cohen ja Herbert Boyer demonstreerisid 1973. aastal oma Stanfordi laboris DNA kloonimist. Biotehnoloogia on muutunud kaasaegse igapäevaelu paljude aspektide jaoks olemuslikuks.
Tehnoloogia
Alates esimestest DNA kloonimiskatsetest on välja töötatud geenitehnoloogia, et luua loodud bioloogilisi molekule ning geneetiliselt kujundatud mikroorganisme ja rakke. Geneetikud on välja töötanud ka viisid uute geenide leidmiseks ja nende toimimise selgitamiseks ning loonud transgeensed loomad ja taimed.
Selle biotehnika revolutsiooni keskel plahvatasid kommertsrakendused. Tööstus arenes selliste tehnikate ümber nagu geenide kloonimine (replikatsioon), suunatud mutagenees (geneetiliste mutatsioonide suunamine) ja DNA järjestamine. Samuti töötati välja ja viidi sisse RNA interferents, biomolekulide märgistamine ja tuvastamine ning nukleiinhapete amplifikatsioon.
Biotehnoloogia turud: meditsiiniline ja põllumajanduslik
Biotehnoloogia on jaotatud suures osas meditsiini- ja põllumajandusturgudeks. Ehkki ettevõtlikku biotehnoloogiat rakendatakse ka muudes valdkondades, näiteks kemikaalide tööstuslik tootmine ja bioremediatsioon, on nende valdkondade kasutamine endiselt spetsialiseerunud ja piiratud.
Teisest küljest on meditsiini- ja põllumajandustööstus läbinud biotehnoloogia revolutsioonid. See on hõlmanud uusi ja kohati vastuolulisi uurimistöid ning arendusprogramme. Ettevõtted on arenenud, et ära kasutada biotehnoloogia arendamise buumi. Nendel ettevõtetel on välja töötatud strateegiad uudsete biomolekulide ja organismide avastamiseks, muutmiseks või tootmiseks biotehnika abil.
Biotech Startup Revolution
Biotehnoloogia võttis kasutusele täiesti uue lähenemisviisi ravimite väljatöötamisel, mis ei integreerunud enamiku keemiliselt suunatud lähenemisviisiga enamikus kasutatavates farmaatsiaettevõtetes. See nihe põhjustas idufirmade löövet, alustades Cetuse (nüüd osa Novartis Diagnosticsist) ja Genentechi asutamisest 1970. aastate keskel.
Kuna Silicon Valleys oli väljakujunenud riskikapitali kogukond kõrgtehnoloogiatööstuse jaoks, koondusid paljud varajased biotehnoloogia ettevõtted ka San Francisco lahe piirkonda. Aastate jooksul on selle turu jälitamiseks loodud lugematu arv idufirmasid.
Innovatsioonikeskused arenesid USA-s sellistes linnades nagu Seattle, San Diego, Põhja-Carolina uurimiskolmnurga park, Boston ja Philadelphia. Rahvusvaheliste biotehnoloogiakeskuste hulka kuuluvad sellised linnad nagu Berliin, Heidelberg ja Saksamaal asuv München; Oxford ja Cambridge Suurbritannias; ning Mediconi org Taani idaosas ja Lõuna-Rootsis.
Uute ravimite kavandamine kiiremini
Meditsiiniline biotehnoloogia, mille tulud ületavad 150 miljardit dollarit aastas, saab suurema osa biotehnoloogia investeeringutest ja uurimisdollaritest. See biotehnoloogia osa graviteerib uimastite avastamise torujuhtme ümber, mis algab alusuuringutest kuni teha kindlaks teatud haigustega seotud geenid või valgud, mida saaks kasutada ravimi sihtmärkidena ja diagnostikana markerid.
Kui uus geeni- või valgusihtmärk on leitud, uuritakse tuhandeid kemikaale, et leida potentsiaalseid ravimeid, mis sihtmärki mõjutavad. Kemikaalid, mis näivad olevat ravimina toimivad (mõnikord tuntud kui "tabamused"), tuleb seejärel optimeerida, kontrollida toksilisi kõrvaltoimeid ja testida kliinilistes uuringutes.
Meditsiinitehnoloogia ettevõtted
Biotehnoloogia on olnud esmatähtis ravimite avastamise ja sõeluuringute etapis. Enamikul suurematest farmaatsiaettevõtetest on aktiivsed sihtmärgi avastamise uurimisprogrammid, mis sõltuvad suuresti biotehnoloogiast. Väiksemad alustavad ettevõtted nagu Exelixis, BioMarin Pharmaceuticals ja Cephalon (omandas Teva Pharmaceutical) keskendus ravimite avastamisele ja arendamisele, kasutades sageli ainulaadseid patenteeritud tooteid tehnikaid.
Lisaks otsesele ravimite väljatöötamisele otsivad sellised ettevõtted nagu Abbott Diagnostics ja Becton, Dickinson and Company (BD) võimalusi uute haigustega seotud geenide kasutamiseks uue kliinilise diagnostika loomiseks.
Paljud neist testidest tuvastavad kõige paremini reageerivad patsiendid turule tulevate uute ravimite suhtes. Uute ravimite uuringute toetamine on ka pikk nimekiri uurimis- ja laboratoorsetest ettevõtetest, kes pakuvad põhikomplekte, reaktiive ja seadmeid.
Näiteks pakuvad sellised ettevõtted nagu Thermo-Fisher, Promega ja paljud teised bioteaduste uurimiseks labori tööriistu ja seadmeid. Sellised ettevõtted nagu Molecular Devices ja DiscoveRx pakuvad potentsiaalselt uute ravimite skriinimiseks spetsiaalselt loodud rakke ja tuvastussüsteeme.
Põllumajanduslik biotehnoloogia: parem toit
Sama biotehnoloogia, mida kasutatakse ravimite väljatöötamisel, võib parandada ka põllumajandus- ja toidukaupu. Kuid erinevalt farmaatsiatoodetest ei tekitanud geenitehnoloogia uute ag-biotehnoloogia idufirmade löövet. Erinevus võib olla see, et vaatamata tehnoloogilisele arengule ei muutnud biotehnoloogia põllumajandustööstuse olemust põhimõtteliselt.
Põllukultuuride ja kariloomadega manipuleerimine geneetika optimeerimiseks kasulikkuse ja saagikuse parandamiseks on toimunud tuhandeid aastaid. Biomehaanika pakub teatud viisil mugavat uut meetodit. Asutatud põllumajandusettevõtted, nagu Dow ja Monsanto (mille omandas Bayer), integreerisid oma teadus- ja arendusprogrammidesse lihtsalt biotehnoloogia.
Taimede ja loomade GMOd
Suurem osa keskendutakse ag-biotehnoloogiale saagi parandamine, mis ettevõttena on olnud üsna edukas. Alates esimese geneetiliselt muundatud maisi kasutuselevõtmisest 1994. aastal on transgeensetest põllukultuuridest nagu nisu, sojauba ja tomat muutunud normiks.
Nüüd on üle 90% USA-s kasvatatud maisist, sojaubadest ja puuvillast bioinsenerid. Ehkki biotehnoloogilistest taimedest on maha jäänud, on ka biotehnoloogia kasutamine põllumajandusloomade parandamiseks üsna levinud.
Esimesed kloonitud lambad Dolly loodi 1996. aastal. Sellest ajast alates on loomade kloonimine muutunud tavalisemaks ja on selge, et transgeensed põllumajandusloomad on kohe olemas silmapiiril - 2019. aastal sai AquaBounty (geneetiliselt muundatud lõhe kasvatajad) FDA-lt heakskiidu oma rajatise ehitamiseks aastal Indiana ja importida oma insenertehniliselt valmistatud lõhemunad, mida kasvatatakse USA-s toiduks
Kuigi geneetiliselt muundatud organismid (GMO) on viimastel aastatel palju poleemikat tekitanud, on ag-biotehnoloogia üsna hästi välja kujunenud. Agri-biotehnoloogia omandamise rahvusvahelise teenistuse viimaste saadaolevate teavituste kohaselt Taotluste ja geneetiliselt muundatud põllukultuuride istanduste arv ulatus 2017. aastal 189,8 miljoni hektarini, võrreldes 185,1 miljoniga hektarit 2016. aastal.