زيست فناوري

بيوتكنولوژي حوزه وسيعي از زيست شناسي است كه شامل استفاده از سيستم هاي زنده و ارگانيسم ها براي توليد يا توليد محصولات است. بسته به ابزار و برنامه هاي كاربردي ، اغلب با زمينه هاي علمي مرتبط همپوشاني دارد. در اواخر قرن بيستم و اوايل قرن بيست و يكم ، بيوتكنولوژي گسترش يافته است و شامل علوم جديد و متنوعي مانند ژنوميك ، تكنيك هاي ژن نوتركيب ، ايمونولوژي كاربردي و توسعه درمان هاي دارويي و آزمايش هاي تشخيصي است. اصطلاح "بيوتكنولوژي" اولين بار توسط "كارل اركي" در سال 1919 استفاده شد ، به معناي توليد محصولات از مواد اوليه با كمك موجودات زنده است.

تعريف

مفهوم گسترده "بيوتكنولوژي" يا "بيوتكنولوژي" طيف وسيعي از روش ها را براي اصلاح موجودات زنده با توجه به اهداف انساني ، بازگشت به اهلي كردن حيوانات ، پرورش گياهان و "بهبود" اين موارد از طريق برنامه هاي توليد مثل كه انتخاب و دورگه سازي. كاربردهاي مدرن همچنين شامل مهندسي ژنتيك و همچنين فن آوري كشت سلول و بافت است. انجمن شيمي آمريكا بيوتكنولوژي را كاربرد ارگانيسم ها ، سيستم ها يا فرآيندهاي بيولوژيكي توسط صنايع مختلف براي يادگيري در مورد علم زندگي و بهبود ارزش مواد و ارگانيسم ها مانند داروها ، محصولات زراعي و دام تعريف مي كند. [1] از نظر فدراسيون بيوتكنولوژي اروپا ، بيوتكنولوژي ادغام علوم طبيعي و ارگانيسم ها ، سلول ها ، قطعات آن و آنالوگ هاي مولكولي براي محصولات و خدمات است. [2] بيوتكنولوژي مبتني بر علوم پايه زيست شناسي (به عنوان مثال زيست شناسي مولكولي ، بيوشيمي ، زيست سلولي ، جنين شناسي ، ژنتيك ، ميكروبيولوژي) است و بالعكس روش هايي را براي پشتيباني و انجام تحقيقات اساسي در زيست شناسي ارائه مي دهد.

بيوتكنولوژي تحقيق و توسعه در آزمايشگاه با استفاده از بيوانفورماتيك براي اكتشاف ، استخراج ، بهره برداري و توليد از هر موجود زنده و هر منبع زيست توده با استفاده از مهندسي بيوشيمي است كه در آن مي توان محصولات با ارزش افزوده بالا را برنامه ريزي كرد (به عنوان مثال توسط بيوسنتز توليد مي شود) ، پيش بيني ، فرمول بندي ، توسعه ، توليد و بازاريابي با هدف عمليات پايدار (براي بازگشت از سرمايه اوليه اوليه در تحقيق و توسعه) و به دست آوردن حقوق ثبت اختراع با دوام (براي حقوق انحصاري براي فروش ، و قبل از اين براي دريافت ملي و تأييد بين المللي نتايج حاصل از آزمايش حيوانات و آزمايشات انساني ، به ويژه در شاخه دارويي بيوتكنولوژي براي جلوگيري از هرگونه عوارض جانبي يا نگراني هاي ايمني با استفاده از محصولات). [3] [4] [5] استفاده از فرآيندهاي بيولوژيكي ، ارگانيسم ها يا سيستم ها براي توليد محصولاتي كه پيش بيني مي شود زندگي انسان را بهبود بخشد ، بيوتكنولوژي ناميده مي شود. [6]

در مقابل ، مهندسي زيستي به طور كلي به عنوان يك زمينه مرتبط تصور مي شود كه تأكيد بيشتري بر رويكردهاي سيستم هاي بالاتر (لزوماً تغيير يا استفاده مستقيم از مواد بيولوژيكي) براي رابط و استفاده از موجودات زنده ندارد. مهندسي زيستي كاربرد اصول مهندسي و علوم طبيعي در بافت ها ، سلول ها و مولكول ها است. اين را مي توان استفاده از دانش حاصل از كار و دستكاري زيست شناسي براي دستيابي به نتيجه اي دانست كه مي تواند عملكردها را در گياهان و حيوانات بهبود بخشد. به طور مشابه ، مهندسي زيست پزشكي يك رشته با هم تداخل دارد كه اغلب از بيوتكنولوژي استفاده مي شود (با تعاريف مختلف) ، به ويژه در برخي از زير رشته هاي خاص مهندسي پزشكي يا شيمي مانند مهندسي بافت ، مهندسي بيو دارو و مهندسي ژنتيك.
تاريخ
آبجو يكي از كاربردهاي اوليه بيوتكنولوژي بود.
مقاله اصلي: تاريخچه بيوتكنولوژي

اگرچه به طور معمول چيزي كه براي اولين بار به ذهن خطور مي كند نيست ، اما بسياري از اشكال كشاورزي ناشي از انسان به وضوح در تعريف گسترده اي از "" استفاده از سيستم بيوتكنولوژي براي توليد محصولات "مناسب است. در واقع ، كشت گياهان ممكن است به عنوان اولين كار بيوتكنولوژي شناخته شود.

نظريه پردازي كشاورزي اين است كه از زمان انقلاب نوسنگي به روش اصلي توليد غذا تبديل شده است. از طريق بيوتكنولوژي اوليه ، اولين كشاورزان بهترين محصولات را انتخاب كردند و پرورش دادند ، كه بيشترين بازده را داشتند ، براي توليد مواد غذايي كافي براي حمايت از جمعيت در حال رشد. از آنجا كه محصولات و مزارع به طور فزاينده اي بزرگتر و نگهداري آنها دشوارتر مي شود ، كشف شد كه موجودات خاص و محصولات جانبي آنها مي توانند به طور م effectivelyثر كوددهي ، بازيابي نيتروژن و كنترل آفات كنند. در طول تاريخ كشاورزي ، كشاورزان به طور ناخواسته ژنتيك محصولات خود را از طريق معرفي آنها به محيط هاي جديد و توليد آنها با گياهان ديگر - يكي از اولين اشكال بيوتكنولوژي - تغيير داده اند.

اين فرايندها همچنين در تخمير زودهنگام آبجو گنجانده شده است. [8] اين فرايندها در اوايل بين النهرين ، مصر ، چين و هند معرفي شدند و هنوز از همان روش هاي اساسي بيولوژيكي استفاده مي كنند. در تهيه ، دانه هاي مالت (حاوي آنزيم ها) نشاسته را از غلات به شكر تبديل كرده و سپس مخمرهاي خاصي را براي توليد آبجو اضافه مي كنند. در اين فرآيند ، كربوهيدرات موجود در دانه ها به الكل هايي مانند اتانول تبديل مي شود. بعداً ، فرهنگهاي ديگر فرآيند تخمير اسيد لاكتيك را توليد كردند كه باعث توليد ساير غذاهاي حفظ شده مانند سس سويا شد. در اين دوره زماني از تخمير براي توليد نان خميرمايه نيز استفاده مي شد. اگرچه روند تخمير تا زمان كار لوئيس پاستور در سال 1857 كاملاً درك نشده بود ، اما هنوز هم اولين استفاده از بيوتكنولوژي براي تبديل منبع غذايي به شكل ديگر است.

قبل از زمان كار و زندگي چارلز داروين ، دانشمندان حيوانات و گياهان قبلاً از پرورش انتخابي استفاده كرده بودند. داروين با مشاهدات علمي خود درباره توانايي علم در تغيير گونه ها ، به اين مجموعه كار افزود. اين گزارش ها به نظريه انتخاب طبيعي داروين كمك كردند. [9]

براي هزاران سال ، انسان ها از اصلاح نژادي براي بهبود توليد محصولات كشاورزي و دام استفاده كرده اند تا از آنها براي غذا استفاده كنند. در پرورش انتخابي ، ارگانيسم ها با ويژگي هاي مطلوب جفت مي شوند تا فرزندان با ويژگي هاي مشابه توليد كنند. به عنوان مثال ، اين روش با ذرت براي توليد بزرگترين و شيرين ترين محصولات استفاده شد. [10]

در اوايل قرن بيستم دانشمندان درك بيشتري از ميكروب شناسي پيدا كردند و روش هاي توليد محصولات خاص را كشف كردند. در سال 1917 ، Chaim Weizmann براي توليد استون ، كه انگلستان به شدت براي ساخت مواد منفجره در طول جنگ جهاني اول به آن احتياج داشت ، براي اولين بار از يك فرهنگ ميكروبيولوژيكي خالص در يك فرآيند صنعتي ، يعني توليد نشاسته ذرت با استفاده از Clostridium acetobutylicum استفاده كرد. [11]

بيوتكنولوژي همچنين به توليد آنتي بيوتيك منجر شده است. در سال 1928 ، الكساندر فلمينگ قالب پنيسيليوم را كشف كرد. كار او منجر به خالص سازي تركيب آنتي بيوتيكي شد كه توسط كپك توسط هوارد فلوري ، ارنست بوريس زنجيره و نورمن هيتلي تشكيل شده است - و آن چيزي است كه امروزه به عنوان پني سيلين مي شناسيم. در سال 1940 ، پني سيلين براي استفاده دارويي براي درمان عفونت هاي باكتريايي در انسان در دسترس قرار گرفت. [10]

به طور كلي تصور مي شود كه رشته بيوتكنولوژي مدرن در سال 1971 متولد شد ، زماني كه آزمايش هاي پل برگ (استنفورد) در زمينه اتصال ژن با موفقيت اوليه همراه بود. هربرت دبليو بوير (دانشگاه Unif. Calif. در سانفرانسيسكو) و استنلي ن. كوهن (استنفورد) با انتقال مواد ژنتيكي به باكتري ، فناوري جديد را به طور قابل توجهي پيشرفته كردند ، به طوري كه مواد وارداتي توليد مي شود. ماندگاري تجاري صنعت بيوتكنولوژي در 16 ژوئن 1980 ، وقتي دادگاه عالي ايالات متحده حكم داد كه ميكروارگانيسم اصلاح شده ژنتيكي در پرونده Diamond v. Chakrabarty قابل ثبت است ، به طور قابل توجهي گسترش يافت. [12] آناندا چاكرابارتي ، متولد هند ، در شركت جنرال الكتريك ، باكتري (از تيره سودوموناس) را كه قادر به تجزيه نفت خام بود ، اصلاح كرده بود و وي پيشنهاد كرد از آن براي درمان نشت روغن استفاده كند. (كار چاكرابارتي شامل دستكاري ژن نبود بلكه انتقال كل اندامكها بين سويه هاي باكتري سودوموناس بود.

MOSFET (ترانزيستور اثر ميداني نيمه هادي فلز اكسيد) توسط محمد ام. آتالا و داون كهنگ در سال 1959 اختراع شد. [13] دو سال بعد ، للاند سي كلارك و چمپ ليونس اولين حسگر زيستي را در سال 1962 اختراع كردند. [14] [15] بعداً MOSFET Biosensor توليد شد و از آن زمان به بعد به طور گسترده اي براي اندازه گيري پارامترهاي فيزيكي ، شيميايي ، بيولوژيكي و محيطي مورد استفاده قرار گرفت. [16] اولين BioFET ترانزيستور اثر ميداني حساس به يون (ISFET) بود كه توسط پيت برگولد در سال 1970 اختراع شد. [17] [18] اين نوع خاصي از MOSFET است ، [16] كه در آن دروازه فلزي با غشاي حساس به يون ، محلول الكتروليت و الكترود مرجع جايگزين مي شود. [19] ISFET به طور گسترده اي در كاربردهاي پزشكي ، مانند تشخيص هيبريداسيون DNA ، تشخيص نشانگر زيستي از خون ، تشخيص آنتي بادي ، اندازه گيري گلوكز ، سنجش pH و فناوري ژنتيكي مورد استفاده قرار مي گيرد. [19]

تا اواسط دهه 1980 ، BioFET هاي ديگري توليد شده است ، از جمله سنسور گاز FET (GASFET) ، سنسور فشار FET (PRESSFET) ، ترانزيستور اثر ميدان شيميايي (ChemFET) ، مرجع ISFET (REFET) ، FET اصلاح شده آنزيمي (ENFET) و از نظر ايمني اصلاح شده FET (IMFET). [16] در اوايل سال 2000 ، BioFET ها مانند ترانزيستور اثر ميدان DNA (DNAFET) ، FET اصلاح شده ژن (GenFET) و BioFET پتانسيل سلول (CPFET) ايجاد شده است. [19]

عاملي كه در موفقيت بخش بيوتكنولوژي تأثيرگذار است ، بهبود قوانين مربوط به حقوق مالكيت معنوي - و اجراي آن - در سراسر جهان ، و همچنين تقاضاي تقاضا براي محصولات دارويي و دارويي براي مقابله با سالخوردگي و بيماري هاي جمعيت آمريكا است.

انتظار مي رود افزايش تقاضا براي سوخت هاي زيستي براي بخش بيوتكنولوژي خبر خوبي باشد ، وزارت انرژي تخمين زده است كه استفاده از اتانول مي تواند مصرف سوخت مشتق شده از نفت ايالات متحده را تا 30 درصد كاهش دهد. با توليد بذرهاي اصلاح شده ژنتيكي كه در برابر آفات و خشكسالي مقاومت مي كنند ، ميزان ذخيره ذرت و دانه هاي سويا را - كه اصلي ترين ورودي به سوخت هاي زيستي است - افزايش دهيد. با افزايش بهره وري در مزرعه ، بيوتكنولوژي توليد سوخت زيستي را افزايش مي دهد. [21]
مثال ها

بيوتكنولوژي در چهار حوزه اصلي صنعتي كاربرد دارد ، از جمله مراقبت هاي بهداشتي (پزشكي) ، توليد محصولات زراعي و كشاورزي ، استفاده غير غذايي (صنعتي) از محصولات و ساير محصولات (به عنوان مثال پلاستيك هاي زيست تخريب پذير ، روغن نباتي ، سوخت هاي زيستي) و مصارف زيست محيطي.

به عنوان مثال ، يكي از كاربردهاي بيوتكنولوژي استفاده مستقيم از ميكروارگانيسم ها براي توليد محصولات ارگانيك است (مثالها شامل آبجو و محصولات شير). مثال ديگر استفاده از باكتريهاي طبيعي موجود توسط صنعت معدن در بيولچينگ است. بيوتكنولوژي همچنين براي بازيافت ، تصفيه پسماندها ، تميز كردن مكانهاي آلوده به فعاليتهاي صنعتي (تصفيه زيست محيطي) و همچنين توليد سلاح هاي بيولوژيكي استفاده مي شود.

يك سري اصطلاحات مشتق شده براي شناسايي چندين شاخه از بيوتكنولوژي ساخته شده است ، به عنوان مثال:

    بيوانفورماتيك (همچنين "بيوتكنولوژي طلا" نيز ناميده مي شود) يك رشته ميان رشته اي است كه با استفاده از تكنيك هاي محاسباتي به مشكلات بيولوژيكي مي پردازد و سازماندهي سريع و همچنين تجزيه و تحليل داده هاي بيولوژيكي را امكان پذير مي كند. اين رشته همچنين ممكن است به عنوان زيست محاسباتي شناخته شود و مي تواند چنين تعريف شود: "ايده پردازي زيست شناسي از نظر مولكول ها و سپس استفاده از تكنيك هاي انفورماتيك براي درك و سازماندهي اطلاعات مرتبط با اين مولكول ها ، در مقياس بزرگ." [22] بيوانفورماتيك در زمينه هاي مختلف مانند ژنوميك عملكردي ، ژنوميك ساختاري و پروتئوميكس نقشي اساسي دارد و يك جز key اصلي در بيوتكنولوژي و بخش دارويي را تشكيل مي دهد. [23]
    بيوتكنولوژي آبي مبتني بر بهره برداري از منابع دريا براي ايجاد محصولات و كاربردهاي صنعتي است. [24] اين شاخه از بيوتكنولوژي بيشترين كاربرد را در صنايع پالايش و احتراق دارد كه عمدتا در توليد روغن هاي زيستي با ريز جلبك هاي فتوسنتزي انجام مي شود. [24] [25]

بيوتكنولوژي سبز بيوتكنولوژي است كه در فرآيندهاي كشاورزي اعمال مي شود. به عنوان مثال مي توان به انتخاب و اهلي سازي گياهان از طريق ريزازدياد اشاره كرد. مثال ديگر ، طراحي گياهان تراريخته براي رشد در محيط هاي خاص در حضور (يا عدم وجود) مواد شيميايي است. يك اميد اين است كه بيوتكنولوژي سبز بتواند راه حل هاي سازگار با محيط زيست نسبت به كشاورزي صنعتي سنتي توليد كند. به عنوان مثال مي توان به مهندسي گياه براي بيان سموم دفع آفات اشاره كرد و در نتيجه به نياز خارجي سموم دفع آفات پايان مي دهد. به عنوان مثال مي توان به Bt corn اشاره كرد. اين كه آيا محصولات بيوتكنولوژي سبز مانند اينها در نهايت از نظر محيط زيست سازگارتر هستند يا نه موضوع قابل توجهي است. [24] اين امر معمولاً به عنوان فاز بعدي انقلاب سبز در نظر گرفته مي شود ، كه مي تواند به عنوان بستري براي ريشه كن كردن گرسنگي در جهان با استفاده از فن آوري هايي كه توليد بارورتر و مقاوم تر را نسبت به تنش هاي بيوتيك و غير زنده ، گياهان فراهم مي كنند و از كودهاي سازگار با محيط زيست اطمينان حاصل مي كند. و استفاده از سموم زيستي ، بيشتر در توسعه كشاورزي متمركز شده است. [24] از طرف ديگر ، برخي از كاربردهاي بيوتكنولوژي سبز شامل ميكروارگانيسم ها براي پاكسازي و كاهش ضايعات است. [26] [24]
بيوتكنولوژي قرمز استفاده از بيوتكنولوژي در صنايع پزشكي و دارويي و حفظ سلامت است. [24] اين شاخه شامل توليد واكسن و آنتي بيوتيك ، درمان هاي احيا ، ايجاد اندام هاي مصنوعي و تشخيص جديد بيماري ها است. [24] و همچنين توليد هورمون ها ، سلول هاي بنيادي ، آنتي بادي ها ، siRNA و آزمايش هاي تشخيصي. [24]
بيوتكنولوژي سفيد كه به آن بيوتكنولوژي صنعتي نيز مي گويند ، بيوتكنولوژي است كه در فرآيندهاي صنعتي اعمال مي شود. به عنوان مثال طراحي ارگانيسم براي توليد يك ماده شيميايي مفيد است. مثال ديگر استفاده از آنزيم ها به عنوان كاتاليزور صنعتي يا براي توليد مواد شيميايي با ارزش يا از بين بردن مواد شيميايي خطرناك / آلاينده است. بيوتكنولوژي سفيد نسبت به فرآيندهاي سنتي كه براي توليد كالاهاي صنعتي استفاده مي شود ، مصرف كمتري در منابع دارد

بيوتكنولوژي زرد "به استفاده از بيوتكنولوژي در توليد مواد غذايي ، به عنوان مثال در تهيه شراب ، پنير و آبجو از طريق تخمير اشاره دارد. [24] همچنين براي اشاره به بيوتكنولوژي اعمال شده در مورد حشرات نيز استفاده شده است. اين شامل رويكردهاي مبتني بر بيوتكنولوژي براي كنترل حشرات مضر ، خصوصيات و استفاده از مواد فعال يا ژن هاي حشرات براي تحقيق ، يا كاربرد در كشاورزي و پزشكي و رويكردهاي مختلف ديگر. [29]
    بيوتكنولوژي خاكستري به كاربردهاي زيست محيطي اختصاص يافته و بر حفظ تنوع زيستي و حذف آلاينده ها متمركز شده است. [24]
    بيوتكنولوژي قهوه اي مربوط به مديريت زمين هاي خشك و بيابان ها است. يك كاربرد ايجاد بذرهاي تقويت شده است كه در برابر شرايط محيطي شديد مناطق خشك مقاومت مي كند ، كه مربوط به نوآوري ، ايجاد تكنيك هاي كشاورزي و مديريت منابع است. [24]
    بيوتكنولوژي بنفشه به قانون ، مسائل اخلاقي و فلسفي پيرامون بيوتكنولوژي مربوط مي شود. [24]
    بيوتكنولوژي تيره رنگي است كه مربوط به بيوتروريسم يا سلاح هاي بيولوژيكي و سرگرمي هاي زيستي است كه از ميكروارگانيسم ها و سموم براي ايجاد بيماري و مرگ در انسان ، دام و محصولات استفاده مي كند. [30] [24]

دارو

در پزشكي ، بيوتكنولوژي مدرن كاربردهاي بسياري در زمينه هايي مانند كشف و توليد داروهاي دارويي ، فارماكوژنوميك و آزمايش ژنتيك (يا غربالگري ژنتيكي) دارد.
تراشه ريزآرايه DNA - برخي از آنها مي توانند همزمان يك ميليون آزمايش خون انجام دهند

فارماكوژنوميكس (تركيبي از فارماكولوژي و ژنوميك) فناوري است كه تحليل مي كند چگونه تركيب ژنتيكي بر پاسخ فرد به داروها تأثير مي گذارد. [31] محققان در اين زمينه با تطبيق بيان ژن يا چند شكلي تك نوكلئوتيدي با اثر بخشي يا سميت دارو ، تأثير تنوع ژنتيكي را در پاسخ هاي دارويي در بيماران بررسي مي كنند. [32] هدف از فارماكوژنوميك ، توسعه روشهاي منطقي براي بهينه سازي درمان دارويي ، با توجه به ژنوتيپ بيماران ، براي تضمين حداكثر اثربخشي با حداقل اثرات سوverse است. [33] چنين رويكردهايي نويد ظهور "پزشكي شخصي" را مي دهند. كه در آن داروها و تركيبات دارويي براي تركيب ژنتيكي منحصر به فرد هر فرد بهينه مي شوند. [34] [35]

بيوتكنولوژي به كشف و ساخت داروهاي دارويي سنتي با مولكول كوچك و همچنين داروهايي كه محصول بيوتكنولوژي - بيوفاراسوتيك هستند كمك كرده است. از بيوتكنولوژي مدرن مي توان براي توليد داروهاي موجود نسبتاً آسان و ارزان استفاده كرد. اولين محصولات مهندسي ژنتيكي داروهايي بودند كه براي درمان بيماري هاي انسان طراحي شده بودند. براي ذكر يك مثال ، در سال 1978 Genentech با پيوستن ژن آن به يك ناقل پلاسميد وارد شده در باكتري اشريشيا كلي ، انسولين انساني مصنوعي ايجاد كرد. انسولين ، كه به طور گسترده براي درمان ديابت استفاده مي شود ، قبلاً از لوزالمعده حيوانات كشتارگاه (گاو يا خوك) استخراج مي شد. باكتريهاي مهندسي ژنتيك قادرند مقادير زيادي انسولين انساني مصنوعي با هزينه نسبتاً كم توليد كنند. [36] [37] بيوتكنولوژي همچنين امكان درمان هاي نوظهور مانند ژن درماني را فراهم كرده است. كاربرد بيوتكنولوژي در علوم پايه (به عنوان مثال از طريق پروژه ژنوم انساني) درك چشمگير ما از زيست شناسي را نيز به طرز چشمگيري بهبود بخشيده است و با افزايش دانش علمي ما در مورد زيست شناسي طبيعي و بيماري ، توانايي ما در توليد داروهاي جديد براي درمان بيماري هاي غير قابل درمان قبلي افزايش يافته است. همچنين. [37]

آزمايش ژنتيك امكان تشخيص ژنتيكي آسيب پذيري هاي بيماري هاي ارثي را فراهم مي كند ، و همچنين مي تواند براي تعيين والدين كودك (مادر و پدر ژنتيكي) يا به طور كلي اصل و نسب شخص مورد استفاده قرار گيرد. علاوه بر مطالعه كروموزومها تا سطح ژنهاي فردي ، آزمايش ژنتيكي به مفهوم وسيعتر شامل آزمايشهاي بيوشيميايي براي وجود احتمالي بيماريهاي ژنتيكي يا اشكال جهش يافته ژنهاي مرتبط با افزايش خطر ابتلا به اختلالات ژنتيكي است. آزمايش ژنتيكي تغييرات كروموزوم ها ، ژن ها يا پروتئين ها را مشخص مي كند. [38] بيشتر اوقات ، آزمايش براي يافتن تغييراتي كه با اختلالات ارثي مرتبط هستند ، استفاده مي شود. نتايج يك آزمايش ژنتيكي مي تواند يك مورد ژنتيكي مشكوك را تأييد يا رد كند يا به تعيين احتمال ابتلاي فرد به يك بيماري ژنتيكي يا انتقال آن كمك كند. از سال 2011 ، چند صد آزمايش ژنتيكي مورد استفاده قرار گرفت. [39] [40] از آنجا كه آزمايش ژنتيكي ممكن است مشكلات اخلاقي يا رواني را باز كند ، آزمايش ژنتيك اغلب با مشاوره ژنتيك همراه است.

كشاورزي

محصولات اصلاح شده ژنتيكي ("محصولات GM" يا "محصولات بيوتكنولوژي") گياهاني هستند كه در كشاورزي مورد استفاده قرار مي گيرند ، DNA آنها با تكنيك هاي مهندسي ژنتيك اصلاح شده است. در بيشتر موارد ، هدف اصلي معرفي ويژگي جديدي است كه به طور طبيعي در گونه ها رخ نمي دهد. شركت هاي بيوتكنولوژي مي توانند با بهبود تغذيه و زنده ماندن كشاورزي شهري به امنيت غذايي آينده كمك كنند. علاوه بر اين ، حمايت از حقوق مالكيت معنوي سرمايه گذاري بخش خصوصي را در كشت و صنعت ترغيب مي كند. به عنوان مثال ، در Illinois FARM Illinois (نقشه راه غذا و كشاورزي براي ايلينوي) ابتكاري براي توسعه و هماهنگي كشاورزان ، صنعت ، م institutionsسسات تحقيقاتي ، دولت و سازمان هاي غيرانتفاعي در پي نوآوري در زمينه غذا و كشاورزي است. علاوه بر اين ، سازمان صنعت بيوتكنولوژي ايلينوي (iBIO) يك انجمن صنعت علوم زيستي است كه بيش از 500 شركت علوم علوم زيستي ، دانشگاه ها ، م institutionsسسات دانشگاهي ، ارائه دهندگان خدمات و ديگران به عنوان عضو آن فعاليت مي كنند. اين انجمن اعضاي خود را چنين توصيف مي كند: "اختصاص دادن ايلينوي و غرب ميانه به يكي از مراكز برتر علوم زندگي در جهان". [41]

به عنوان مثال در محصولات غذايي مي توان به مقاومت در برابر آفات خاص ، [42] بيماري ، [43] شرايط تنش زاي محيط ، [44] مقاومت در برابر تيمارهاي شيميايي (به عنوان مثال مقاومت در برابر علف كش [45]) ، كاهش فساد ، [46] يا بهبود مشخصات مغذي محصول. [47] به عنوان مثال در محصولات غير غذايي مي توان به توليد مواد دارويي ، [48] سوخت هاي زيستي ، [49] و ساير كالاهاي مفيد صنعتي [50] و همچنين براي تصفيه بيولوژيك اشاره كرد. [51] [52]

كشاورزان به طور گسترده اي فناوري GM را پذيرفته اند. بين سالهاي 1996 و 2011 ، سطح زمينهاي زير كشت محصولات تراريخته با ضريب 94 ، از 17000 كيلومتر مربع (4،200،000 جريب) به 1،600،000 km2 (395 ميليون جريب) افزايش يافته بود. [53] 10٪ از زمين هاي زراعي جهان در سال 2010 با محصولات تراريخته كاشته شد. [53] از سال 2011 ، 11 محصول تراريخته مختلف در 395 ميليون هكتار (160 ميليون هكتار) در 29 كشور مانند ايالات متحده ، برزيل ، آرژانتين ، هند ، كانادا ، چين ، پاراگوئه ، پاكستان ، آفريقاي جنوبي ، اروگوئه ، بوليوي ، استراليا به طور تجاري كشت شد. ، فيليپين ، ميانمار ، بوركينافاسو ، مكزيك و اسپانيا. [53]

غذاهاي اصلاح شده ژنتيكي ، غذاهايي هستند كه از ارگانيسم هايي توليد مي شوند كه با روش هاي مهندسي ژنتيك تغييرات خاصي در DNA خود وارد كرده اند. اين تكنيك ها امكان معرفي صفات جديد محصول و همچنين كنترل بسيار بيشتر بر ساختار ژنتيكي غذا را نسبت به روش هاي قبلي مانند پرورش انتخابي و توليد جهش فراهم كرده اند. [54] فروش تجاري غذاهاي اصلاح شده ژنتيكي در سال 1994 آغاز شد ، زماني كه كالجن براي اولين بار گوجه فرنگي تاخير رسيده Flavr Savr خود را به بازار عرضه كرد. [55] تا به امروز بيشتر اصلاحات ژنتيكي مواد غذايي بيشتر در محصولات نقدي مورد تقاضاي زياد كشاورزان مانند سويا ، ذرت ، كلزا و روغن دانه پنبه متمركز بوده است. اينها براي مقاومت در برابر عوامل بيماري زا و علف كش ها و مشخصات بهتر مواد مغذي مهندسي شده اند. دامهاي GM نيز به طور آزمايشي توسعه يافته اند. در نوامبر 2013 هيچ كدام در بازار موجود نبود [56] اما در سال 2015 FDA اولين ماهي قزل آلا را براي توليد و مصرف تجاري تأييد كرد. [57]

يك توافق علمي وجود دارد [58] [59] [60] [61] كه مواد غذايي موجود در حال حاضر از محصولات تراريخته خطر بيشتري براي سلامتي انسان نسبت به غذاهاي معمولي ندارد ، [62] [63] [64] [65] [66] ] اما اينكه هر ماده غذايي تراريخته قبل از معرفي بايد مورد به مورد آزمايش شود. [67] [68] [69] با اين وجود ، مردم در مقايسه با دانشمندان ، غذاهاي تراريخته را بي خطر مي دانند. [70] [71] [72] [73] وضعيت قانوني و نظارتي غذاهاي تراريخته در هر كشور متفاوت است ، بطوريكه برخي از كشورها آنها را ممنوع يا محدود كرده و برخي ديگر آنها را با درجه تنظيم بسيار متفاوت مجاز مي دانند. [74] [75] [76] [77]

محصولات GM همچنين داراي مزاياي اكولوژيكي هستند ، اگر بيش از حد استفاده نشوند. [78] با اين حال ، مخالفان به تنهايي به محصولات GM اعتراض كرده اند ، از جمله نگراني هاي زيست محيطي ، اينكه آيا غذاي توليد شده از محصولات GM بي خطر است ، آيا محصولات GM براي تأمين نيازهاي غذايي جهان مورد نياز است و يا نگراني هاي اقتصادي ناشي از موضوع اين موجودات زنده است. به قانون مالكيت معنوي
صنعتي

بيوتكنولوژي صنعتي (كه عمدتا در اروپا با عنوان بيوتكنولوژي سفيد شناخته مي شود) كاربرد بيوتكنولوژي براي اهداف صنعتي ، از جمله تخمير صنعتي است. اين شامل استفاده از سلول هايي مانند ميكروارگانيسم ها يا اجزاي سلول مانند آنزيم ها براي توليد محصولات مفيد صنعتي در بخش هايي مانند مواد شيميايي ، مواد غذايي و خوراك ، مواد شوينده ، كاغذ و تفاله ، منسوجات و سوخت هاي زيستي است. [79] در دهه هاي اخير ، پيشرفت چشمگيري در ايجاد ارگانيسم هاي اصلاح شده ژنتيكي (GMOs) انجام شده است كه باعث افزايش تنوع كاربردها و دوام اقتصادي بيوتكنولوژي صنعتي مي شود. با استفاده از مواد اوليه تجديد پذير براي توليد انواع مواد شيميايي و سوخت ، بيوتكنولوژي صنعتي به طور فعال در حال پيشروي در جهت كاهش انتشار گازهاي گلخانه اي و دور شدن از اقتصاد مبتني بر پتروشيمي است. [80]
محيطي

محيط زيست مي تواند تحت تأثير بيوتكنولوژي ها قرار گيرد ، چه مثبت و چه جانبي. والرو و ديگران استدلال كرده اند كه تفاوت بين بيوتكنولوژي مفيد (به عنوان مثال پالايش زيست محيطي براي پاك كردن نشت روغن يا نشت مواد شيميايي خطرناك است) در مقابل اثرات سو stem ناشي از شركت هاي بيوتكنولوژي (به عنوان مثال جريان مواد ژنتيكي از موجودات تراريخته به سويه هاي وحشي) ديده مي شود به ترتيب به عنوان كاربردها و مفاهيم. [81] تميز كردن زباله هاي محيطي نمونه اي از كاربردهاي بيوتكنولوژي زيست محيطي است. در حالي كه از دست دادن تنوع زيستي يا از بين رفتن مهار يك ميكروب مضر نمونه هايي از پيامدهاي زيست محيطي زيست فناوري است.
مقررات
مقالات اصلي: تنظيم مهندسي ژنتيك و تنظيم انتشار موجودات اصلاح شده ژنتيكي

تنظيم مهندسي ژنتيك نگراني هايي است كه دولت ها براي ارزيابي و مديريت خطرات مرتبط با استفاده از فناوري مهندسي ژنتيك و توسعه و آزادسازي ارگانيسم هاي اصلاح شده ژنتيكي (GMO) ، از جمله محصولات اصلاح شده ژنتيكي و ماهي هاي اصلاح شده ژنتيكي در نظر گرفته اند. در تنظيم GMO ها بين كشورها تفاوت هايي وجود دارد ، با تفاوت هاي بارز بين ايالات متحده و اروپا. [82] مقررات در يك كشور مشخص بسته به كاربرد مورد نظر از محصولات مهندسي ژنتيك متفاوت است. به عنوان مثال ، محصولاتي كه براي استفاده از مواد غذايي در نظر گرفته نشده است ، به طور كلي توسط مقامات مسئول ايمني مواد غذايي بررسي نمي شوند. [83] اتحاديه اروپا بين تصويب براي كشت در اتحاديه اروپا و تأييد براي واردات و فرآوري تفاوت قائل مي شود. در حالي كه فقط چند GMO براي كشت در اتحاديه اروپا تأييد شده است ، تعدادي GMO براي واردات و فرآوري تأييد شده اند. [84] كشت محصولات تراريخته بحث در مورد همزيستي محصولات تراريخته و غير تراريخته را برانگيخته است. بسته به مقررات همزيستي ، مشوق هاي كشت محصولات GM متفاوت است. [85]
يادگيري

در سال 1988 ، پس از درخواست كنگره ايالات متحده ، م Instituteسسه ملي علوم پزشكي عمومي (انستيتوهاي ملي بهداشت) (NIGMS) سازوكاري را براي آموزش بيوتكنولوژي تأسيس كرد. دانشگاه هاي سراسر كشور براي ايجاد اين برنامه ها براي ايجاد برنامه هاي آموزش بيوتكنولوژي (BTPs) با يكديگر رقابت مي كنند. هر برنامه موفقيت آميز به طور كلي براي پنج سال بودجه تأمين مي شود و سپس بايد به صورت رقابتي تمديد شود. دانشجويان تحصيلات تكميلي به نوبه خود براي پذيرش BTP رقابت مي كنند. در صورت پذيرش ، كمك هزينه تحصيلي و بيمه درماني به مدت دو يا سه سال در طول دوره دكترا ارائه مي شود. كار پايان نامه نوزده موسسه BTP هاي پشتيباني شده از NIGMS را ارائه مي دهند. [86] آموزش بيوتكنولوژي نيز در سطح كارشناسي و در كالج هاي محلي ارائه مي شود.