Biotechnológia

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Az első genetikailag módosított fluoreszkáló hal, a GloFish. Danio rerio, zebrahalból módosított hal.
Az élesztőből származó tRNSPhe röntgensugár-struktúrája. A lila: akceptor szár; bor piros: D-loop; kék: antikodon loop; narancs: változó loop; zöld: TPsiC-loop; sárga: CCA-3 'akceptor szár; szürke: antikodon
Bioreaktor.
Műszaki elve egy biológiai, forró-zsírtalanítónak.
Félautomatikus rekonstrukciója az élet fájának[1]. Interaktív életfa, egy web-alapú eszköz, filogenetikai rekonstrukciója az élőlényeknek.[2][3]
Összehasonlítása a különböző biológiai sejtalkotók és technológiai berendezések méreteinek.

A biotechnológia (görögül: βίος, BIOS, "élet"; angolul: biotechnology) élőlények segítségével végzett technológia. A biotechnológia a tudomány és technológia alkalmazása élő szervezeteken, azok részein, termékein vagy modelljein azzal a céllal, hogy megváltoztassunk élő vagy élettelen anyagokat tudás, termékek vagy szolgáltatások létrehozásáért[4]. Új tulajdonságokkal rendelkező élőlények vagy sejtek előállítását jelenti, főként molekuláris- és sejtbiológián alapuló technológiák alkalmazásával.

A biokémiának, a mikrobiológiának és a műszaki tudományoknak az integrált felhasználása annak érdekében, hogy mikroorganizmusoknak, tenyésztett sejteknek vagy ezek egyes alkotórészeinek (pl. enzimeknek) valamely képességét ipari termelési célokra alkalmazzuk [5]. A biotechnológia egy interdiszciplináris alkalmazott tudomány, ahol a biomérnök feladatai e komplex tudománnyal kapcsolatban abból a tényből adódnak, hogy a biotechnológiai eljárásokat a valóságban, termelő ipari léptékekben működtetni kell. Ez azt jelenti, hogy a laboratóriumi folyamatok léptéknövelését meg kell oldani, az ipari termelő technológiákat meg kell tervezni és meg kell valósítani, és a már működő technológiákat optimális szinten üzemeltetni kell. Mindeközben minden szinten meg kell felelni a rendkívül szigorú minőségbiztosítási, GLP, GMP és validálási követelményeknek.

A biotechnológia kifejezést egy polihisztor, magyar mérnök, Ereky Károly találta ki és vezette be 1919-ben, és a következőképpen definiálta: „Biotechnológia minden munka, amellyel alapanyagokból termékeket állítunk elő élő organizmusok segítségével.” Ezt a korát messze megelőző „jó” definíciót Ereky avval is megtetézte, hogy szerinte a kőkorszak és a vaskorszak mintájára majd egyszer egy biokorszak is eljön. Sokak szerint ma már jócskán e korban élünk[6]. A világ népessége várhatóan meghaladja a 9 milliárdot 2050-re, a biotechnológia lehetőséget teremt arra, hogy csökkentse a keresletet az élelmiszerek, a takarmányok és az üzemanyagok iránt.

Tartalomjegyzék

A biotechnológia fogalma[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Yecoro búza (jobbra) fajta érzékeny sótartalomra, a növények keresztezéséből származó W4910 (balra) hibrid fajta, amely nagyobb toleranciájú a magasabb sótartalmú környezettel szemben.
Filgrastim struktúrája. A filgrasztim egy kolónia-stimuláló faktor (G-CSF) analóg, amely fokozza a proliferációját és differenciálódását a granulocitáknak. Az első rekombináns DNS technológiával készült gyógyszerek egyike.[7].
Génterápia adenovírus vektor segítségével. Egy új gént helyezünk egy cellába adenovírus használatával. Ha a kezelés sikeres, az új gén, funkcionális fehérjét használ a betegség kezelésére.

Tágabb értelemben minden, az alap és alkalmazott biológiai tudományágban használatos technológiát biotechnológiának neveznek [8]. A biotechnológia kifejezés leggyakoribb jelentése szerint a potenciálisan, gyakorlatban (orvosi, mezőgazdaság, ipar) alkalmazható eredményeket produkáló technológiák. A szűkebb értelmezés szerint a biotechnológia fogalmán a kifejezetten profitorientált ipari és mezőgazdasági tevékenységet értik [9]. A molekuláris biológia forradalmát tapasztalhatjuk napjainkban a számítástechnika és az elektronika mellett, amely a biotechnológiában csúcsosodik ki. E forradalom fő jellemzője a rohamosan gyarapodó ismeretek a molekuláris szintű biológiai folyamatok megértésében és a biológiai ismeretek alkalmazása az orvoslásban, az iparban és a mezőgazdaságban. A forradalom valójában a molekuláris genetikában zajlik, nem az egész molekuláris biológiában[10].

Élő szervezetek és azok termékeinek ember általi felhasználása meghatározott célok elérésére[11]. A felhasználási cél lehet humán- vagy állategészségügyi, mezőgazdasági, vagy ipari. Ugyan a definíció szerint már a sumérok sörfőzését is biotechnológiának tekinthetnénk, ahogy az évezredes növénynemesítést is, azonban a fogalmat precíz értelmében megtestesítő technológia, az ezen alapuló iparág, a rekombináns DNS technika megjelenésétől datálódik, az 1970-es évek végétől[12]. Az ipar pontos születési dátuma 1983-ra tehető, humán inzulint rekombináns DNS technikával, baktériumok felhasználásával előállító Genentech megalakulása, tőzsdére vonulásának időpontjára. A transzlációs medicina és biotechnológia paradigmaváltást hozott az orvostudományban. Paradigmaváltás a gyógyításban, amely magában foglalja az ember biológiájának mélyebb megismerését és a gyógyítást is. A gyógyításban elsőként a molekuláris diagnosztikában várható áttörés, mely a különféle betegségek kimutatását és előrejelzését jelenti. A terápiában a személyre-szabott gyógyítás (personalized medicine: orvosi genomika, farmakogenomika, nutrigenomika) megteremtése az elérendő cél[13].

A személyre-szabott gyógyítás egyrészt, a hagyományos gyógyszerek egyénekre összeállított kombinációit jelenti (a molekuláris diagnosztikai vizsgálatok alapján); másrészt, új egyén-specifikus gyógymódok (pl. génterápia, tumor-terápia, antitest-terápia, őssejt terápia) bevezetését foglalják magukba. A jövő orvostudományában a betegségek megelőzése (prevenció) nagyobb fontossággal bír majd. Az egyén genomjának ismerete alapján valószínűsíteni lehet a betegségeket, ami lehetővé teszi a megfelelő életmód kialakítását és a gyakori, célzott orvosi vizsgálatok végzését[10]. A Föld populációja ma: 7 milliárd [14]. A betegségek eloszlása a korábbi évszázadokban túlnyomó fertőző betegségekről a krónikus betegségek (asthma, diabetes, szív- és érrendszeri betegségek, rák) felé mozdul el[13]. A biotechnológia a vegyészmérnöki, biokémiai, mikrobiológiai és műszaki módszerek felhasználása piacképes termékek létrehozása érdekében, de a cél lehet a káros anyag átalakítása, vagy a környezet megtisztítása is. A biotechnológia magába foglalja a géntechnológiát is, amikor élőlények genetikai anyagának megváltoztatásával végzett biotechnológiát (génklónozás: GMO, TO) végzünk.

A biotechnológia meghatározása nehéz feladat. Mind a mai napig, minden a biotechnológiával foglalkozó tanulmány azzal kezdi, hogy hosszú oldalakon keresztül definiálja és újradefiniálja magát. Számos definíció létezik, melyek közül egy sem vált mindenhol elfogadottá. Jellemzően minden elemzés a saját szempontjainak és céljainak legjobban megfelelő definíciót használ. A biotechnológia pragmatikusan két szinten definiálható. Mint tudomány- és alkalmazási terület: „A biotechnológia a tudomány és technológia alkalmazása élő szervezeteken, azok részein, termékein vagy modelljein azzal a céllal, hogy megváltoztassunk élő vagy élettelen anyagokat tudás, termékek vagy szolgáltatások létrehozásáért.” [15]. Mint szektor: olyan vállalkozások, amelyek modern biológiai technikákat (ld. tudományterületek) alkalmaznak termékek vagy szolgáltatások fejlesztésére és/vagy előállítására a lentebb definiált négy terület valamelyikén (piros biotech, bioinformatika, zöld biotech és fehér biotech alszektorok).

"A hús,- zsír- és tejtermelés akkor fog a kor színvonalára emelkedni, ha olyan mértékben fogja alkalmazni a biokémiát, mint ahogy pl. az elektrotechnikai nagyipar felhasználja az elméleti fizikának alaptételeit; s mivel általában a termelésben a természettudományok alkalmazását a technológia tanítja, a mezőgazdasági élelmiszertermelés tudományát biotechnológiának nevezhetjük az alábbi megfontolás alapján." (Ereky Károly, 1919.)

Biotechnológia története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Watusi szarvak (háziasított szarvasmarha), 3 szarvasmarha és egy igazi bölény (Bos primigenius).
Dolly klónozása.

A biotechnológiai eljárások előnyei a konvencionális kémiai módszerekkel szemben[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • A reakciókörülmények rendszerint enyhébbek (pH, nyomás, hőmérséklet).
  • A bioeljárások megújuló alapanyagokat használnak fel (mind a szénváz, mind az energiaforrás tekintetében): cukorkeményítő
  • Ezek és az egyéb alapanyagok (ásványi sók) olcsóbbak és nagy mennyiségben fordulnak elő a természetben.
  • A környezetre nézve kevésbé veszélyes reakciókörülmények és kisebb környezetterhelés, környezeti ártalom.
  • A biokatalizátorok (sejt, enzim…) sokkal specifikusabbak, mint az egyéb szokásos katalizátorok (szubsztrát-, csoport[reakció]-, régió- és sztereospecifikusság).
  • A bioeljárásoknál alkalmazott készülékpark általában sokcélú (a termékváltás egyszerű). Sokszor nagyobb hozam, rendszerint kisebb energiafelhasználás.
  • Az rDNS technológiáknak ma még beláthatatlan lehetőségei vannak (idegen fehérjék, biokatalizátor-tervezés, metabolikus mérnökség, irányított evolúció stb.).

A biotechnológia részterületei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Klasszikus és modern biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Rekombináns DNS.

A klasszikus biotechnológia körébe tartoznak az olyan eljárások, mint a fermentáció és a klasszikus nemesítés.

Modern biotechnológia a géntechnológia, amikor egy gént egy élőlényből kiemelünk és átültetjük egy másikba.

Témakör szerinti felosztás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Influenza A vírus genetikai módosítása. Kicserélése A/WSN/22 régiójának az Influenza A genomban - amely kódolja a hemagglutinin (HA) - amelynek szekvenciáját a Renilla luciferázéra cserélték. A fertőzött sejteket megmutatja a lumineszencia.

A biotechnológia témakörei a klónozás, a környezeti biotechnológia, a gyógyszerbiotechnológia, a rekombináns fehérjék előállítása, a genetikailag módosított élőlények előállítása, az őssejttechnológia, a génterápia és a tumorterápia.

Genetikai manipulációt alkalmazó vagy nem alkalmazó technológiák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A géntechnológia olyan eszközrendszer, amellyel megváltoztatjuk a genetikai anyagot. Rekombináns géntechnológiáról pedig akkor beszélünk, ha genetikai változtatás célja egy új tulajdonságokkal rendelkező fehérje, sejt, vagy élőlény létrehozása. A rekombináns géntechnológia szembeállítható a genomikával, amely nem a genetikai anyag megváltoztatásával, hanem a szerkezetének és működésének a tanulmányozásával foglalkozik. Orvosi hasonlattal élve, a rekombináns géntechnológia a „sebészeti” megközelítéshez hasonlít, a genomika pedig a diagnosztikához sorolható (a genomikát analitikus biotechnológiának is nevezik)[16]. Ide olyan fogalmak tartoznak, mint a transzgénikus és knockout élőlények, a rekombináns fehérjék, a hagyományos őssejt technológia, az új őssejt technikák, a nagy teljesítményű mikrochipek, microarray-k, affymetrix [17], protein-chipek, az élő vakcinák, a génterápia és az immunterápia.

Genetikai manipulációt nem alkalmazó technológiák az ipari fermentáció, az élőlények klónozása és az antitestek.

A legfontosabb biotechnológiai tudományterületek, ill. technikák alkalmazás szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Glükokortikoid-receptor számítógépes térbeli szerkezete térinformatikai rendszerrel történő megjelenítéssel.

A molekuláris biotechnológia témakörei az olyan géntechnikák (DNS és RNS), mint a genomika, farmakogenomika, genetikai módosítás, génterápia és vírusvektorok, valamint az olyan fehérjetechnikák, mint a proteomika és immunológia.

A sejt- és szöveti biotechnológia körébe tartoznak a sejt- és szövetkultúrák, a szövetépítés és az embriómanipuláció.

Az anyagfeldolgozási biotechnológia témája a bioreaktoros fermentáció, biológiai kinyerés, biofiltráció és bioremediáció.

A bioinformatika logikailag kilóg ezek közül, mivel ez az a tudományág, amely informatikai eszközöket és módszereket alkalmaz a biológiai folyamatok megismerésére, modellezésére és befolyásolására. Ellentétben a biotechnológia egyéb területeivel, a bioinformatikánál a „bio” határozza meg a feladatot, az informatika az eszközöket. Ennek ellenére, a nemzetközi gyakorlat alapján a BNTP is a bioinformatikát biotechnológiai tudományterületnek tekinti. Ide tartozik a genomikai–proteomikai információk feldolgozása és a komplex biológiai folyamatok (pl. rendszerbiológia) modellezése. A nanobiotechnológia a nano/mikrogyártási módszerek felhasználása a biotechnológia alkalmazási területein.

Alkalmazási terület, alszektorok szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Biotechnológia a jövő slágerágazata. Napjainkban az élet számos különböző területéről halljuk vissza a biotechnológia kifejezést, legtöbbünknek azonban csak halvány elképzelései vannak arról, mit is jelenthet ez pontosan. Az emberek többsége a szó hallatán jellemzően a génmódosított élelmiszerekre, a bioüzemanyagokra vagy éppen a klónozásra gondol, hiszen eddig jellemzően ezek kaptak publicitást a médiában. A fiatal, ám mára igazán jelentőssé váló tudományágnak azonban ennél sokkal többet köszönhet az emberiség, hiszen a modern gyógyszerektől kezdve a veszélyes hulladékok feldolgozásán át egészen a bűnözők elfogásáig valamennyi területen domináns szerepet játszik a biotechnológia.

A biotechnológia nem egy szűk, jól definiálható szakterület, hanem számos tudományágat átfogó diszciplína. Az alkalmazási területek szerinti csoportosítás esetén didaktikai céllal az egyes területeket színkódokkal látták el.[18]. A piros biotech és a bioinformatika fiatalabb alszektorok és inkább korábbi, kutatási-innovatív fázisban vannak, a zöld és a fehér biotech idősebb, konszolidáltabb alszektorok, és inkább piaci fázisban vannak. A magyar piros biotechnológiai és bioinformatikai szektor összesített árbevétele a 2004-es ~2,2 md Ft-ról 2008-ra ~9 md Ft-ra nőtt, ami éves átlagos 40%-os növekedés. Exporthányaduk ~72% volt 2007-ben. A magyar piros biotechnológiai szektor az új EU-tag országok között már most magasan vezetőnek számít és az elmúlt 10 évben világszintű ismertségre is szert tett.[19]

A biotechnológia egyes alkalmazási területeinek csoportosítása színkódokkal:

Piros Zöld Fehér Kék Bioinformatika
védőoltások

rekombináns vakcinák
molekuláris diagnosztika és „omikák”
biológiai terápiák
kutatási technológiák és szolgáltatások

növény-,

növénytermesztési biotechnológia
állattenyésztési biotechnológia
élelmiszeripari biotechnológia

bioalapú termékek

biofinomítás
bioenergia
bioremediáció

szennyvíztisztítás

tengeri biotechnológia

bioinformatika

biokémiai informatika
egyéb informatikai támogatások

Piros biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Etanercept, TNF-alfa inhibíitor.
Komparatív genomikai hibridizáció alapjai.

A piros biotechnológia az OECD által definiált általános biotechnológiai tudományterületek orvosi, más szóval egészségipari[20] és kapcsolódó kutatás-fejlesztési alkalmazását jelenti.A fő piros biotechnológiai tudományterületek a molekuláris biotechnológia, az őssejt-, sejt- és szöveti biotechnológia, valamint a nanobiotechnológia. A piros biotechnológia gazdasági alkalmazásokat három csoportra osztható: molekuláris diagnosztika és „omikák”, biotechnológiai terápiák, gyógyszer-biotechnológia.

A piros biotechnológia egyszerre jelent egy interdiszciplináris tudományterületet és egy fiatal ipari szektort, amely önállóan definiálja magát, de ugyanakkor szoros kapcsolata van az egészségiparral (gyógyszeripar és orvosi eszköz ipar; molekuláris, laboratóriumi és patológiai diagnosztika; egészségügyi szolgáltatás), miközben át is alakítja azt, mintegy részévé válik.

Piros biotechnológia a humán egészségügyi biotechnológia. Humán gyógyszerek, terápiák előállítása a biotechnológia eszközeivel. Az 1990-es évektől rohamosan nő a biotechnológia térhódítása a gyógyszeriparban, bár a gyógyszergyárak tőkeerejével, méreteivel nehezen veszi fel a versenyt egy biotechnológián alapuló cég, ezért kollaboráció, sajátos szimbiózis jelenik meg a két ipar között. A biotech cégek gyógyszer-terápiás terveiket, technikáit eladják a gyógyszeripari cégeknek, melyek kellő tőkével és idővel rendelkeznek az adott gyógyszernek a hosszadalmas engedélyeztetési procedúrán történő keresztülviteléhez.

A piros biotechnológiánál tágabb, ún. biotudományok vagy élettudományok (biosciences, life sciences) ágazat magában foglal olyan szektorokat is, mint pl. a gyógyszeripar nem biotech (hanem pl. csak kémiai alapú) szereplői, a (nem molekuláris) diagnosztika, vagy a (nem biotech) orvostechnika és orvosi eszközök. E szektorok a világban mindenhol a biotechnológiai cégek körül csoportosulnak: vagy azért mert beszállítói, vagy azért mert alkalmazói a biotech termékeknek és szolgáltatásoknak.

Molekuláris diagnosztika és „omikák”[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Molekuláris diagnosztika és „omikák” a genomika, farmakogenomika, proteomika, nutrigenomika, metabolomika, DNS/RNS tesztek, immunesszék, biocsipek, DNS hibridizáció (Southern blott), polimeráz-láncreakció, szekvenálás, ELISA-fehérje (Ensime Linked Immuno Sorbent Assay).

Biotechnológiai terápiák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Biotechnológiai terápiáknak vagy prevenciós eszközöknek tekinthetjük a biológiai terápiákat, a biológiai gyógyszereket és biohasonló gyógyszereket, a monoklonális antitesteket („mAB”), a rekombináns fehérje alapú gyógyszereket, a génterápiát, az őssejtterápiát és a szöveti terápiát. Védőoltások, rekombináns vakcinák az ISCOM vakcinák és az alegységvakcinák.

Globális top 5 biológiai gyógyszer 2010-ben:

Név Vállalat Globális forgalom (mrd USD)‡ Hazai forgalom (mrd Ft, 2011 MAT8) Klinikai indikációk
Enbrel (etanercept) Amgen, Wyeth, Takeda 7.29 3,990 Rheumatoid arthritis, psoriasis, juvenilis idiopathiás arthritis
Avastin (bevacizumab) Genentech, Roche, Chugai 6.97 6,092 MS Colorectális, emlő, tüdő, vese rák, glioblastoma
Rituxan (rituximab) Genentech, Roche, Chugai 6,86 4,158 Non-Hodkin limfóma és rheumatoid arthritis
Humira (adalimumab) Abbott, Eisai 6,55 5,180 Rheumatoid arthritis, psoriasis, Crohn-betegség
Remicade (infliximab) Centocor (J&J), Schering Plough, Mitsubishi Tanabe 6.52 5,993 Rheumatoid arthritis, psoriasis

‡: A C5 aktivációt gátló Eculizumab (humanizált egér anti-C5 Ab), a világ legdrágább gyógyszere, 409.500 $/év.

Gyógyszer-biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Artéria a chipen, amely ellenőrzése alatt tartja az artérián keresztül átáramló folyadék mennyiségét.

Kutatási technológiák és szolgáltatások a hatóanyag-bejuttatás, a gyógyszerek optimalizálása vagy karakterizálása, a biológiai szűrés és validálás, a bioesszé-fejlesztés, a gyógyszertesztelés transzgenikus állatmodelleken, sejtvonalakon, sejtmembránokkal, a racionális hatóanyag tervezés és a molekulárisan célzott gyógyszerek, a hatóanyag bejuttatásban alkalmazott pl. az antitestek, a vírus vagy sejt alapú rendszerek.

Néhány rDNS termék:
Humán inzulin cukorbetegség; Humán interferonok ( -,-, -IFN) antivírus/antitumor terápia; HGH (emberi növekedési hormon) törpenövekedés ellen; Hepatitisz B vírusprotein vírusellenes vakcina; Urokináz trombolitikus hatás; Véralvadás VIII és IX faktora hemofília; Eritropoietin (EPO) anémia, krónikus veseelégtelenség esetén; Szöveti Plasminogen Aktivator (TPA) trombolitikus hatás; Tumor Nekrosis Faktor (TNF) antitumor-terápia.

Zöld biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Banana növények transzferálása talajba (a gilisztahumusz) A folyamat keményedés néven ismert. Ez a folyamat akklimatizációja a növénynek.

A zöld biotechnológia a mezőgazdaságban és az élelmiszeriparban hasznosított mikroorganizmusok, növények és állatok szaporodásának, valamint genetikai programjának megváltoztatását és az így kialakult új képességek technológiai alkalmazását jelentik. Mint alkalmazott és szintetizáló kutatás-fejlesztési terület a molekuláris genetika és molekuláris biológia eredményeit hasznosítja, és felhasználja az in vitro sejt és szövettenyésztési, valamint asszisztált reprodukciós technikákat. Ezeket az eljárásokat gyakorlati célok megvalósítása érdekében alkalmazza tenyésztett állatokon, termesztett növényeken vagy gazdaságilag jelentős mikroorganizmusokon.

Szoros kapcsolatban van a biotechnológia más területeivel, melyeknek vagy alapanyagot állít elő (piros és fehér biotech.) vagy a felhalmozódott információ feldolgozásában nyújt segítséget (bioinformatika). A zöld biotechnológia kulcsszerepet tölt be a fenntartható fejlődés megvalósításában, így megoldhatóvá válik a harmadik világ fejlődésével együtt járó élelmiszerhiány leküzdése, illetve a megnövekedett szükségletek kielégítése minőségi élelmiszerekkel. Ehhez nagyobb terméshozamú és rezisztens fajtákat kell létrehozni, melyek lehetőleg jól viselik az adott terület időjárási viszonyait is. Legtöbbet a hideg- és szárazságtűrő, valamint kórokozókkal szemben ellenálló növényekről hallani. Az utóbbi időben azonban a kutatások egyre inkább az emelt tápértékű (például vitaminokat is termelő) fajták irányába fordult. A tudósoknak minden esetben szem előtt kell tartaniuk az élelmiszer-biztonság fontosságát, ugyanakkor vitathatatlan, hogy ezen a téren látványos és gyors intézkedésekre van szükség.

Fő területei technológiai szempontból:

  • A szaporodás (reprodukciós) biotechnológia a növények és állatok ivaros és ivartalan szaporodásának sejtbiológiai és molekuláris biológiai módszerekkel történő módosítását jelenti.
  • A géntechnológia a növények, állatok és mikroorganizmusok genetikai programjának molekuláris genetikai eszközökkel történő megváltoztatását jelenti.
  • A molekuláris diagnosztika segítségével azonosíthatók a megváltoztatott, vagy elkerülni kívánt tulajdonságok a tenyésztett állatokon, termesztett növényeken, gazdaságilag jelentős mikroorganizmusokon vagy az élelmiszerekben.
Növényi, növénytermesztési biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A növények, növényi sejtorganellumok genetikai programjának megváltoztatását és az így kialakított új képességeik technológiai felhasználását jelenti. A növényi biotechnológia magában foglalja azokat a technológiai eljárásokat, amelyek növényélettani, biokémiai és genetikai ismereteket használnak fel. Jellemző biotechnológiai eljárások a sejt- és szövettenyésztés, a rájuk alapozott mikroszaporítás és dihaploid, uniformis genetikai/nemesítési anyagok előállítása, de ide sorolható a molekuláris markerek alkalmazása a növénynemesítésben is. Egyik legfontosabb ága az idegen növényfajok közti géntranszfer, mely által új, előnyösebb tulajdonságokkal rendelkező kultúrnövényeket állít elő az iparág. A növényi biotechnológiai módszerek kiterjesztik a hagyományos növénynemesítés határait, mert ezen technikákkal olyan növényi gének lehetnek addíció tárgyai, mely géneket, tulajdonságokat klasszikus növénynemesítéssel egyik növényből a másikba átvinni nem lehet, illetve a hagyományos növénynemesítésben mindig két komplett genom találkozik (két növény tulajdonságaiért felelős gének összessége), míg a növényi biotechnológiában egyes génekkel egészítik ki az adott növény genomját. A növényi, növénytermesztési biotechnológia a növényi szervezetek, sejtek és sejtorganellumok genetikai programjának megváltoztatása és az így kialakított új tulajdonságok gyakorlati felhasználása. A növénytermesztési biotechnológia négy fő alterülete: 1. Marker asszisztált szelekció, 2. Mikroszaporítás, 3. Genetikai módosítás, 4. Agromikrobiológia.

1 főre jutó termőterület nagysága a világon:

Évek Művelt földterület (ha)
1950 0,51
2025 0,17
Marker asszisztált szelekció (MAS)[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Molekuláris Marker Symbiodinium

A genotípus alapján történő szelekció, amely a kívánt tulajdonságot kódoló génnel szoros kapcsoltságban lévő ismeretlen lokuszokat a markerek alapján azonosítja (klónozás).

Mikroszaporítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A reprodukciós (szaporodási) biotechnológia szövet és szervszintű szaporítási módszer, amelynek során növények különböző vegetatív (testi) szerveinek, szöveteinek és sejtjeinek tenyésztését jelenti steril kontrollált körülmények között (klónozás), mikroszaporítási sejt- és szövettenyésztési technikákkal.

Genetikai módosítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A genotípus módosítása- génsebészet, szomatikus hibridizáció, mutagenezis és szomaklonális variánsok, sejtkultúrák → módosított sejt vagy sejt- és szervkultúrák tömegtenyésztésben → módosított növény. (Genetikai módosítás: A bejuttatott gén beépül a gazdaszervezet vagy sejt szerv genomjába, működik, fehérjét termel, és öröklődik.) Egy genotípus rögzítése vagy sokszorozása: hibridizáció, szomatikus embriogenezis, mikroszaporítás, sejtkultúrák → módosított sejt vagy sejt- és szervkultúrák tömegtenyésztésben → módosított növény.

Agromikorbiológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A molekuláris növénydiagnosztika (DNS, immunoassay). Talaj biotechnológia: Olyan mikrobiológiai rendszerek fejlesztése, melyek komplex megoldásokat nyújtanak a mezőgazdaság és a környezetvédelem területén, és természetes módon biztosítják a talajok tápanyag szolgáltató képességét és javítják a termékenységét.

  • Növénynemesítés
  • Növénytermesztés
  • Szaporítóanyag előállítás
  • Növényvédelem
  • Szintézistudomány: a növények örökítő anyagával és az ezt hordozó organellumok ismeretével foglalkozó ismeretek összessége
  • Géntechnológia – molekuláris szintű génsebészeti technikák
  • Szomatikus sejtgenetika – sejtszintű, citogenetikai eljárások
Állattenyésztési biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az állattenyésztési biotechnológia a modern biotechnológiai integrált módszerek alkalmazásával a genetikai anyagok gyors megváltoztatására törekszik. Ennek legfontosabb alkalmazási területei: mesterséges megtermékenyítés és ondómélyhűtés, embrió átültetés és mélyhűtés, in vitro embrió előállítás, embriómanipuláció és klónozás, genetikai elemzés és gaméta ivar vizsgálat. A sperma kereskedelem rövid idő alatt nemzetközi üzletággá fejlődött. A fent említett technológiákat széles körben alkalmazzák a tenyésztett állatfajokon, azonban legelterjedtebb a szarvasmarha tenyésztésben. A technológiai fejlesztést nem csak a már meglévő állatfajok esetén folyik, hanem az eddig még nem vagy csak szűk körben alkalmazott fajok esetén is (sertés, nyúl, baromfi és egyes vadon élő állatok).
Fő alterületei: 1. Embrió technológiák; 2. Molekuláris állatdiagnosztika és marker asszisztált szelekció (MAS)

Asszisztált reprodukciós technikák: embrió technológiák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Makromanipuláció: „ha nem nyúlunk be a sejtekbe”
Embriómélyhűtés: több évtizedig konzerválni lehet a korai stádiumú embriókat nagyon alacsony hőmérsékleten (-196°C)
Embrió darabolás: identikus ikrek előállítása a korai stádiumú embrió darabolásával (max 4 embrió)
Kiméra előállítási technika – különböző szülőktől (akár különböző fajú szülőktől...) származó embrió darabok összerakása
Mikromanipuláció: ha a sejten belül változtatunk valamit (Klónozás, génátültetés)
Molekuláris állatdiagnosztika és marker asszisztált szelekció (MAS)[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Szaporítás biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Mesterséges megtermékenyítés
Nemi úton terjedő betegségek kivédése
Legjobb tenyészértékű állatok utóda
A tenyésztési célokat hamarabb el lehet érni
Kevesebb apaállat
Egy apaállat után rövid időn belül sok utód nyerhető
Földrajzi korlátok eltűnése
Piac igényeihez való gyors alkalmazkodás
Különböző állatfajoknál különböző technikák (legjobb eredmények a szarvasmarháknál)
Hígítók: a spermiumok életképességének megtartása, mozgékonyságuk csökkentése
A szaporulat nemének meghatározása
Embrióátültetés
Termelés biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Hozamnövelés a takarmányok állati fehérjékké való átalakításakor
Termelékenység növelése az állati növekedés elősegítésével génsebészettel előállított állai növekedési hormonok
Állategészségügy[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Monoklonális diagnosztika
Klónozással nyert vírus vakcina
Immunogén virusfehérjék expressziója (száj- és körömfájás, veszettség, baromfivész stb.)
Monoklonális antitestekkel való passzív immunizálás

Sárga biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sárga biotechnológia az élelmiszeripari és táplálkozástudományi biotechnológia. Az élelmiszeripari-biotechnológia magába foglalja az új és a hagyományos biotechnológiákat. Ereky Károly magyar mérnök szerint ez a biológiai módszerek, eszközök és eljárások felhasználását jelenti az ipar, a technika és a kutatás területén. Szakértők szerint a II. világháború előtt Magyarország volt a biotechnológia fellegvára, hiszen először itt sikerült nagy mennyiségben ecetsavat előállítani. Szintén hazánk volt az első olyan ország, ahol ipari méretekben gyártottak B12 vitamint, illetve meghonosították a baktérium alapú enzimekkel segített sörgyártást.

Magába foglalja tehát a MAS (Marker Asszisztált Szelekció), a hagyományos biotechnológiai eljárások, az élelmiszer-biztonság monitorozása. Biotechnológiai alapú, elsősorban DNS és immunoassy technológiák, az élelmiszerekben található toxinok kvalitatív és kvantitatív meghatározására. Ezen kívül ide tartozik a táplálékláncban megjelenő GMO minőségi és mennyiségi kimutatása specifikus DNS és immunoassay alapú módszerekkel. E módszerek esetében különösen fontos a reprezentatív mintavétel, a módszerek reprodukálhatósága és kvantifikálhatósága. Az élelmiszer-biotechnológia főbb alterületei: 1. Marker asszisztált szelekció; 2. Hagyományos biotechnológiai eljárások; 3. Élelmiszerbiztonsági monitorozás.

Az élelmiszeripari biotechnológiai stratégia ennek megfelelően 3 területet ölel fel: az élelmiszeripari speciális tulajdonságú (starter) mikróba szelekciót, hagyományos biotechnológiai eljárásokat és a bioanalitikára alapozott módszer fejlesztést (élelmiszerbiztonsági, minőségbiztosítás, eredetvédelem, bioterrorizmus).

Fermentált élelmiszeripari végtermékekre példa:

Termék Alapanyag Mikroorganizmus
alkoholos italok: sör, bor, pálinkák szőlő, gyümölcsök maláta, burgonya, gabonafélék Saccharomyces cerevisiae
nem alkoholos élelmiszerek: ecet ecet, bor, maláta, etanol Acetobacter aceti
savanyú káposzta fejes káposzta Leuconostoc mesenteroides Lactobacillus plantarum

Lactobacillus brevis

Marker asszisztált szelekció[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A molekuláris mikróba szelekció (LAB, élesztő) fő területe a genetikai markerekre alapozott kiválasztás (Marker assisted selection or marker aided selection). Molekuláris markereken elsősorban DNS markereket értünk. Mivel a közvetlenül a fenotípust kialakító génre szelektált alkalmazása lerövidíti a keresztezési populáció visszakeresztezéseinek (backcross) számát. Alkalmazható idegen fajokból átvitt génekre történő szelekcióban, mikor az utódokban csak egyetlen tulajdonságot kívánunk megőrizni. Az ideális DNS markerekre jellemző. Molekuláris marker segítségével a törzsszelekció nagymértékben meggyorsítható, a kívánt tulajdonságra optimált starter törzs nyerhető. Egyúttal a marker arra is lehetőséget ad, hogy a gyártási folyamat során - ami élelmiszeripari fermentációnál nem tekinthető steril fermentációnak -, ellenőrizzük vajon a starter mikrobiológiai tisztasága fenn áll-e.

Hagyományos biotechnológiai eljárások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Csíráztatás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A molekuláris módszerekkel követett csíráztatás módot ad az eljárás gazdaságossági szempontokat is figyelembe vevő optimálásra.

Fermentáció[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A fermetáció során a megfelelő célra szelektált mikróba törzsekkel végezzük el a kiindulási alapanyag (ami lehet ipari melléktermék vagy hulladákanyag is) átlakítását a kívánt céltermékké. Ezzel lehetőség nyílik fenntartható technológia fejlesztésre, a környezetvédelem szempontjait is figyelembe vevő eljárások megvalósítására.

Élelmiszerbiztonság, monitorozás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az élelmiszer-monitorozás egyik jelentős ágát a mikrobiológiai vizsgálatok jelentik. A mikrobiológiai monitoring vizsgálatok elsődleges célja a hazánkban fogyasztott (hazai és külföldi eredetű, beleértve az Európai Közösségből, illetve a 3. országokból származó), valamint exportra szánt élelmiszerek mikrobiológiai biztonságának felmérése, nyomon követése.

Szürke biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Szürke biotechnológia a klasszikus fermentációs technológia. A modern fermentációs biotechnológiai eljárások céljai és lehetőségei a termékek csoportosítása szerint: sejttömegtermelés - pékélesztő, SCP; sejtalkotók előállítása - intracelluláris enzimek, nukleinsavak, poliszaharidok, rDNS termékek; metabolittermelés - primér metabolit: etanol, tejsav... szekunder metabolit: antibiotikumok; szubsztrát-konverzió: glükóz → fruktóz, penicillin → 6-NH2-penicillánsav; multiszubsztrát-konverzió: biológiai szennyvíztisztítás.

Valamennyi terméktípus esetében az alapanyagokat és segédanyagokat (a biomérnök szóhasználatával: a szubsztrát(um)okat) alakítja át az organizmus vagy annak valamely része egy- vagy többlépcsős reakciókban a kívánt haszontermékké. Ilyen értelemben bármelyik típus esetében tekinthetjük a sejteket vagy azok átalakítást végző alkotóelemeit katalizátoroknak, amelyek amellett, hogy elvégzik az átalakítást, alkalmasint maguk is átalakulhatnak: szaporodhatnak, növekedhetnek. Az átalakító katalizátor, a szubsztrátok és a termékek függvényében beszélünk de novo fermentációs folyamatokról, illetve biotranszformációról, biokonverzióról.

Mikroorganizmusok biotechnológiai alkalmazása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Biotechnológiai fermentációs eljárásokra alkalmasak azok a baktériumok, gombák, algák, amelyek anyagcseréjük intenzív, aerobok vagy anaerobok, és ideális körülmények között szaporodásuk gyors. A baktériumok osztódással szaporodnak (20-30 perc) fermentáció szempontjából jelentős baktériumok: ecetsav-baktériumok, bélbaktériumok, tejsavbaktériumok, sugárgombák. A penészgombák (tömlőspenészek, Penicillium fajok) szerves tápanyagon összefüggő bevonatot képezve, aerob életműködésüknek köszönhetően szaporodnak. Savanyú kémhatást kedvelnek, jellemző rájuk, hogy enzimtermelők (amiláz, penicillin, citromsav, sajtgyártás). Az élesztők egysejtűek, nem képeznek gombafonalakat, sarjadzással szaporodnak, gyengén savas tápoldatot kedvelnek (sör és szeszgyártás, borászat, kefir készítés, laktázenzim).

Mikrooorganizmusok ipari célokra[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Mikrooorganizmusokat ipari célokra használ a keményítő konverzió (szeszipar, folyékony cukor), a poliszacharidok előállítása (alginát: azotobacter vinelandii, lerán: zymomonas mobilis, xanthan: xanthomonas campestris, stabilizálószerek), az alkohol előállítása (cukor-, keményítő-, cellulóz-alapon, saccharomyces cerevisiae, candida pseudotropicalis, zymomonas mobilis) és az enzimek előállítása (proteolitikus, hidrolitikus enzimek, glükóz izomeráz, amiláz, stb.).

Mikrooorganizmusok orvosi célokra[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Orvosi célú alkalmazás az antibiotikumok előállítása (penicillin: penicillium chrysogenum, streptomycin: streptomyces grizeus, peptid antibiotikumok: bacitracin, gramicidin, nisin stb.), a rákellenes hatóanyagok készítésa (actinomycin, mitomycin, chromomycin, l-asparaginase stb. főleg Streptomycesek), a szteroid átalakítások (Progesteron ® 11-a hidroxiprogesteron aspergillus ochraceus cortison, prednisolon, testosteron) és a rekombináns DNS-technika (inzulin, növekedési hormon, serum albumin).

Mikrooorganizmusok élelmiszeripari célokra[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Élelmiszeripari alkalmazás az erjedésiparok (sör, bor, alkohol saccharomyces cerevisiae), a starterkultúrák (tejipar, húsipar, borászat), a biomassza (takarmányélesztő, pékélesztő s. Cerevisiae scp methylophilus methylotrophus), az aminosavak (glutaminsav, fenilalanin, lisin, triptofán), a szerves savak (ecetsav, tejsav, propionsav, citromsav) területe.

Mikrobák termelte nemfehérje polimerek és a termelő mikrobák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

alginát Azotobacter vinelandii; cellulóz Acetobacter sp.; dextrán Leuconostoc mesenteroides; foszfomannán Hansenula capsulata; poli-hidroxibutirát Alcaligenes eutrophus; szkleroglukán Sclerotium glucanicum; xantán Xantomonas campestris.

Illatanyagok, amelyek mikrobákkal termelhetők[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

ánizsaldehid ánizs Trametes sauvolens; benzaldehid mandula Trametes sauvolens; benzil-alkohol gyümölcs Phellinus igniarius:

Mikrobatermék aminosavak és a termelő mikroorganizmusok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

D, L-alanin Brevibacterium flavum; L-arginin Brevibacterium flavum; L-citrullin Bacillus subtilis; L-glutaminsav Brevibacterium flavum, Corynebacterium glutamicum; L-hisztidin Corynebacterium glutamicum; L-izoleucin Brevibacterium flavum; L-leucin Brevibacterium lactofermentum, Corynebacterium glutamicum; L-metionin Brevibacterium flavum; L-ornitin Microbacterium ammoniaphilum; L-fenilalanin Brevibacterium lactofermentum; L-prolin Corynebacterium glutamicum; L-treonin Corynebacterium glutamicum, L-triptofán Brevibacterium flavum; L-tyrozin Corynebacterium glutamicum; L-valin Brevibacterium lactofermentum; L-szerin Corynebacterium hydrocarboclastus.

Fehér biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Anyag-spektrometriai protokoll.

Fehér biotechnológia az ipari-környezetvédelmi biotechnológia. Biotechnológiai módszerek felhasználása a hagyományos műanyag, textil stb. ipar termékeivel azonos értékű, de alternatív, környezetkímélőbb vagy teljesen környezetbarát technológiák által. Bár a biotechnológia alapjai több ezer éves múltra tekintenek vissza (sör,- bor,- sajtgyártás), az újkori biotechnológia még fiatalnak tekinthető (néhány évtizedes) szemben a több mint száz éves kőolaj alapú szerves kémiai eljárásokkal. Ennek köszönhetően még számos területen az alaposan optimált és hosszú ideje felhasznált vegyipari eljárások olcsóbbak a jelenleg ismert biotechnológiai vetélytársuknál. A fehér biotechnológia előnyei azonban egyes prognózisok szerint (McKinsey&Company) lehetővé teszik már rövid távon, hogy átvegye a vezető szerepet: 2010 óta a finomkémiai ágazat termékeinek 60%-át biotechnológiai úton állítják elő. Ehhez azonban szükséges, hogy a nyersanyagok ára versenyképes maradjon, illetve politikai, gazdasági és társadalmi támogatásra is szükség van, valamint a folyamatok fejlesztése, optimalizálása sem lezárt még[21]. A fehér biotechnológia elterjedésének hajtóereje többrétű, hiszen kőolaj független, megújuló nyersanyagot használ, CO2 semleges, valamint energia és nyersanyag-takarékos[22]. Ezeknek köszönhetően, ha a fenntartható fejlődés résztvevői egy kooperáló és önerősítő ciklusban együttműködnek, akkor a fehér-biotechnológia új állásokat jelenthet, miközben csökkenti a környezeti hatást, és profitot is termel[23]. Megjelenési területe változatos, például, ma már a mosóporok biotechnológiai úton előállított enzimeket tartalmaznak, melyeknek köszönhetően alacsonyabb hőfokon (30 °C) azonos hatékonyságú háztartási mosás végezhető.

A fehér biotechnológiát három nagy csoportra szokás felosztani: 1. Bioalapú termékek, biofinomítás 2. Bioenergetikai biotechnológia 3. Környezettisztító biotechnológia, bioremediáció. Az első két területet (bioalapú termékek, biofinomítás és bioenergia) szokták ipari biotechnológiának is nevezni, ami a bioremediációval kiegészülve adja a fehér biotechnológiát (más szóval ipari-környezetvédelmi biotechnológia).

Ipari biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bioalapú termékek és biofinomítás témakörében találhatók a biomasszából nyert organikus savak, ipari enzimek stb. környezetbarát, fenntartható módon történő előállítása különféle iparágak számára: vegyipari és gyógyszeripari alapanyagok, élelmiszer-alapanyagok, textil-alapanyagok, bioalapú műanyagok (biopolimerek), kenőanyagok stb. Általánosságban megállapítható, hogy a biofinomítás a többi biotechnológia alszektorhoz (piros, zöld, bioinformatika) képest tőkeigényes és ezért koncentrált terület, amelyet nagyvállalatok dominálnak, s a területen a KKV-k kevésbé terjedtek el.

Nemzetközi kitekintés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A mérsékelt égövben a keményítő és cellulóz a biofinomítási iparág alapvető kiindulási pontjai. Ezek lebontásával glükóz nyerhető, amelynek átalakításával ún. platform vegyületekhez juthatunk (etanol, ecetsav, tejsav, borostyánkősav, aszparaginsav, glutaminsav, itakonsav és glicerin), melyekből kiindulva a biofinomítási technológiákat felhasználva gyárthatók az egyes speciális termékek. A biofinomítás egy komplex feldolgozási rendszer. Már az első lépés, a poliszacharidok lebontása is energiaigényes művelet, melybe szeparációs eljárást kell beiktatni a megfelelő tisztaságú glükóz kinyerésére, stb. A biofinomítás többféle alapanyagból (pl. gabonafélék, s azok hulladékai), többféle - egyedileg megtervezett - eljárás alkalmazásával oldható meg. A komplex biofinomítási technológiák a „hagyományos" iparágakban alkalmazott műveleteket is integrálják, pl. az alapanyagok előkezelésénél, szeparációknál, stb., s e műveletek alkalmazásánál a környezetkímélő technikákat preferálják, közelítve a zöld biotechnológiához. Különösen fontosnak tűnnek a hőtani és a szeparációs műveletek, s ezen belül is környezetbarát, hulladékmentes, energiatakarékos membránszeparációs eljárások.

Hazai helyzet[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Aminosavak

Magyarországon az Evonik AgroFerm ZRt. (székhely: Kaba, tulajdonos: Ajinomoto, Japán) 40.000 t/év kapacitással 15 éven át állított elő lizint, de a piac változásai miatt 2004-től treonin gyártására álltak át, melyet már az új tulajdonos (Evonik Industries AG, Németország) finanszírozott. Az L-treonin esszenciális aminosav, alkalmazása nélkül nem valósítható meg sertés és baromfihús gazdaságos, versenyképes előállítása. A takarmányozásban alkalmazott esszenciális aminosavak alkalmazása nemcsak gazdasági előnyökkel jár, hanem a nagyüzemi hústermelés környezeti terhelése is minimalizálható segítségükkel. Az esszenciális aminosavak alkalmazásával a ráfordított takarmány.

Szerves savak

Magyarországon a fentebb felsorolt, platform vegyületként használható egyik felsorolt szerves savat sem gyártják ipari mennyiségben, bár a 70-es évek végén voltak kezdeményezések citromsav gyártó üzem kiépítésére. Magyarországon a tejsav ipari biotechnológiai alkalmazásával kapcsolatos kutatásokat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karának Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszer-tudományi Tanszékén végeznek. Ez egy gabonabázisú tejsav-platformon alapuló biofinomító technológia fejlesztése, amelynek során sikerült az optimált laboratóriumi tápközegen elérhető eredményeket ipari tápközegen is elérni. A technológia intenzifikálása érdekében folytatott kísérleteinket új törzsek (termotoleráns) és technológiai megoldások (pl. direkt keményítő fermentáció) kiválasztására jelenleg is folytatják.

Glicerin

Ipari alkalmazások Magyarországon még nem folynak a glicerin hasznosítására, azonban a BME Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszékén ígéretes kutatások folynak ezen a területen is. A biodízel melléktermék glicerin enzimes hasznosításának kidolgozása, amelynek során sikerült laboratóriumi léptékben megvalósítani egy koenzimregeneráló membrán-bioreaktoros eljárást, amely a glicerinből egyidejűleg 1,3-dihidroxiacetont és 1,3-propándiolt állít elő (akár a jelenlegi előállításokkal versenyképesen is).

A Szegedi Tudományegyetem Biotechnológiai Tanszékén pedig a biodízel gyártás melléktermékeként keletkező, metanollal szennyezett glicerin biogáz termelésben való hasznosítását vizsgálják.

Ipari enzimek

Előállításuk Magyarországon nem folyik. Enzimgyártást előkészítő fejlesztések folynak a Szegedi Tudományegyetem és Corax-Bioner Zrt együttműködésében valamint a Debreceni Egyetem Genetikai és Alkalmazott Mikrobiológiai Tanszékén.

Bioenergetikai biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]
Hidrogén gázt termelő biohidrogén-reaktor, amely zöldalgákból készült (Chlamydomonas reinhardtii).

Zöld biotechnológia még a biomasszából nyerhető energiahordozók, üzemanyagok – biobrikett, biogáz, bioetanol, biobutanol, biodízel, biohidrogén – előállítása. A bioüzemanyagok és a bioenergia piaca a világon mindenhol erősen a politikától és a gazdaságpolitikai ösztönzőktől függ. Az alternatív energiahordozók között a biomassza alapú energiatermelés 25-30%-os részesedésével igen előkelő helyet foglal el a mezőnyben. A bioetanol termelés a 2000-t követő hét évben több mint kétszeresére emelkedett. A biodízel előállítása 2004-től mutat markánsabb növekedést. Hasonló intenzív növekedést mutatott a biogáz fejlesztés is: pl. Európában a 2005 évi 4,71 Mtoe érték egy év alatt 14%-kal emelkedett.

Nemzetközi kitekintés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az USA és Japán dollár-milliárdokat fektet az alternatív energiaforrások kutatásába, Kína mostanában kapcsolódik be saját és egyelőre zártkörű fejlesztési programjával a világméretű erőfeszítésekbe. Az EU ezen a területen is később kezdett el aktivizálódni, mint globális riválisai és az elképzelések még ma sem egységesek, ennek megfelelően a programok fragmentáltak. A biomassza többféle energiahordozóvá alakítható: biobrikett, biogáz, bioetanol, biobutanol, biodízel vagy pedig a legtisztább energiahordozó a biohidrogén. Mindegyiknek van előnye, hátránya, de a köztük lévő verseny még korántsem dőlt el, sőt valószínűsíthető, hogy egymást kiegészítő alternatív energiahordozók lesznek a jövőben.

Hazai helyzet[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Magyarországon az egyoldalú és főleg importra alapozott energiaellátás miatt a megújuló energiaforrásoknak, alternatív energiahordozóknak mindenképpen hamarosan kiemelt jelentőségű fejlesztési iránnyá kell válniuk. Ráadásul mára az is világos, hogy az agrárgazdaság elsődleges funkcióját, az élelmiszerellátást túlteljesíti és túltermelés van mind növényi mind állati jellegű élelmiszerekből. Az adottságaink tehát megvannak, hogy jelentős előrelépéseket tegyen a biomassza alapú megújuló energiaforrások fejlesztése területén. Magyarország jelentős mezőgazdasági termőterülettel rendelkezik, ebből 5,7 millió hektár (mHA) művelt terület, viszont közel 1,8 mHA 17 aranykorona (AK) alatti rossz minőségű, élelmiszertermelésre nem, de biomassza termelésre alkalmas termőföld. Hazánk biomassza potenciálja 340-360 millió tonnára tehető, amiből mintegy 110 - 120 millió tonna újul meg. A megújuló energianövényzet energia potenciálja mintegy 1100-1200 pJ, ami nagyjából megfelel az ország energiaigényének. Ennek körülbelül 60%-a az élelmiszeripari célra termelt növényi anyag, tehát az energiatermelésre fordítható magyarországi biomassza kapacitás az ország éves energiakészletének 40-45%-át lenne képes biztosítani.

Környezettisztító biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ide tartozik a biológiai rendszerek (mikroorganizmusok) használata a környezet megtisztítására a (toxikus) szennyezőanyagoktól, a környezettisztítók, az ipari melléktermékek lebontása és a geomikrobiológia valamint a bioremediáció. A bioremediáció olyan technológiai eljárás, mely biológiai rendszereket használ a környezet megtisztítására a (toxikus) szennyezőanyagoktól. A bioremediáció során a szerves anyagok biológiai úton történő elbontása (biodegradáció) során széndioxid, víz és biomassza keletkezik. Előfordul, hogy elegendő a „bennszülött" mikroflóra életfeltételeinek javítása (biostimuláció) in situ, ez esetben ásványi anyagokat juttatunk a szennyezett területre. Amennyiben ez a megoldás nem elég hatékony, akkor a célvegyület bontására képes mikroorganizmust, mikrobiális konzorciumokat (bennszülött faj(ok), vagy máshonnan származóak) használunk nagy mennyiségben a szennyezett területen (bioaugmentáció).

A bioremediáció biztonságos technológia, mert a természetes mikroflóra egyedeit használja fel, veszélyes vegyszert nem használnak, a kiegészítő tápanyagok sem veszélyesek (ásványi anyagok, nyomelemek, vitaminok), a folyamat során a veszélyes anyagok semleges (nem toxikus) vegyületté alakulnak. Előnye, hogy természetes folyamatokon alapszik, a szennyezett terület, talajvíz az eredeti helyen (in/on site) tisztítható, kevés hulladék keletkezik, más módszerekhez képest nem igényel annyi felszereltséget, ezért olcsóbb, mint a legtöbb fizikai-kémiai eljárás.

Kék biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kék biotechnológia a vízi és tengeri tudományterületeken való alkalmazásokat foglalja magában. Ilyen pl. a szenyvíztisztítás. Az élőgép egy olyan szennyvíztisztító módszer, amely az adott területen 2-3000 élő szervezet, köztük növények, metabolikus folyamatait kihasználva fokozza a hagyományos szennyvíztisztító berendezés hatékonyságát azáltal, hogy ezek a szervezetek kiválasztják és semlegesítik a mérgező anyagokat. A technológia felhasználási lehetősége meglévő ipari, kommunális, illetve fertőtlenítési eljárások kiváltásában van.

Arany biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Biocsip

Az arany biotechnológia a bioinformatika fogalmát foglalja magában. A bioinformatika az a tudományág, amely informatikai eszközöket és módszereket alkalmaz a biológiai folyamatok megismerésére, modellezésére és befolyásolására. Bioinformatika - bio határozza meg a feladatot, informatika az eszközöket. A bioinformatika olyan interdiszciplináris tudomány, amely a a számítástechnikát alkalmazza a molekuláris biológiában. A bioinformatika kifejezés Paulien Hogewegtől származik 1970-ből, amikor biotikus rendszerek információs folyamatait tanulmányozta. A bioinformatika magában foglalja az adatbázisok, algoritmusok, számítógépes és statisztikus eljárások és elméletek létrehozását és fejlesztését a biológiai adatok analízisére és kezelésére. Az elmúlt évtizedekben a molekuláris biológiai technológiák és a számítástechnika fejlődésének eredményeként hatalmas mennyiségű molekuláris biológiai információ halmozódott fel.

A bioinformatika azon matematikai és számítógépes módszerek összefoglaló neve, amely segítségével megérthetjük a biológiai folyamatokat. A szűken vett bioinformatika a genomikai informatika, a proteomikai informatika, és a rendszerbiológiai informatika. A biokémiai informatika számítógépes és informatikai megoldások alkalmazása biokémiai problémák megoldására. Ezek az in silico módszerek a gyógyszerkutatásban és a biológiai hatóanyagok kutatásában használatosak. Ilyenek az „in silico screening” és a „drug design”. Azok az informatikai alkalmazások, amelyek egy adott biológiai kísérlet vagy eszköz használatával kapcsolatos informatikai megoldásokat használják és nem sorolhatók be az előző kettő kategóriába.

A bioinformatika (szűken értelmezett) gazdasági alkalmazásai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bioinformatika egyik legfontosabb alkalmazási területe a genetikai információ, a DNS és fehérjeszekvenciák illesztéséhez, összehasonlításához és a szekvenciákban levő mintázatok felismeréséhez kapcsolódó ismeretek összessége. Jelenleg a robbanásszerűen növekvő genetikai információ korában a bioinformatika szekvencia feldolgozáshoz kapcsolódó alkalmazása messze a legnagyobb jelentőséggel bír. Ugyanakkor a genetikai információ a fehérje szintjén meghatározza a másodlagos és harmadlagos térszerkezetet és ez által meghatározza a fehérjék működését. Gyakori feladatok között van DNS és fehérje szekvenciák egymáshoz való illesztése, összehasonlítása, illetve homológia modellek építése egy ismert fehérje térszerkezet és hozzá hasonló ismert fehérje szekvencia alapján. A kutatás legfőbb területei szekvencia illesztés, génkeresés, genom összerakás, szerkezeti biokémia (homológia modellezés, ab initio fehérje szerkezet meghatározás, molekuláris dokkolás), fehérje-fehérje kölcsönhatások, genom-szintű asszociációs vizsgálatok és az evolúció modellezése.

Kémiai informatika[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kémiai informatika piaca, különös tekintettel a kémiai modellezés, fizikai-kémiai tulajdonságok számítása, kémiai vegyületek regisztráció piacára a 90-es években fejlődött rendkívül gyorsan. Ez egybe esik a kombinatorikus kémia és a nagy áteresztőképességű szűrés elterjedésével és az ebből adódó kémiai adatok mennyiségi ugrásával. Ezzel egy időben növekedett a rendelkezésre álló fehérje kristályszerkezetek száma is, amely megadta a lehetőséget a racionális tervezésre. A racionális tervezéssel és in silico szűrésekkel kapcsolatos (sokszor túlzó) elvárások viszont nem váltak valóra. Ez a piac jelenleg egyre inkább szűkül. A legnagyobb versenytársak közül az egyik (Tripos) csődbe ment, a másik az Accelrys bevételei pedig most már szinte kizárólag adat-pipeline szoftverekből és nem kémiai informatikából adódik. Azok a cégek, amelyek kevésbé a tudományos tartalomra és inkább az informatikára helyezték a hangsúlyt, pl. a Symyx, ACDLabs továbbra is képesek fejlődésre. A tradicionális kémiai informatikai cégek magas értékű termékekre rendezkedtek be, de az informatika fejlődésének eredményeképpen innovatív kis cégek lényegesen költséghatékonyabban tudnak komplex rendszereket fejleszteni és ennek megfelelően versenyképesebb termékekkel tud előállni. Összefoglalásképpen, a kémiai informatika piaca egy-két réspiactól eltekintve szűkül, a verseny erősen ár centrikus.

Biológiai kísérletekhez tartozó, egyéb informatikai megoldások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A biológiai kísérleteknél újabb és újabb laboratóriumi módszerek terjednek el, amelyek mind az adott problémára szabott informatikai megoldásokat igényelnek. Ezen kísérletek közül egyre több automatizált, nagy-átvitelű kísérlet. Ilyen például a nagy-átvitelű sejt-mikroszkópia, amely alkalmas biológiai szűrésekre (high-content screening). Az aktuálisan megjelenő új kísérleti eszközök lehetőséget jelentenek új szoftveres megoldások kidolgozására. Különösen fontos ezek közül a képalkotáson alapuló módszerek, ilyen például a 2- és 3-dimenziós sejtmikroszkópia, vagy kisállat-CT. Magyarországon több cég van, amely biológia kísérletekhez tartozó informatikai megoldások réspiacán talált magának szerepet. Ezek egy része egy adott készülék gyártóhoz kapcsolódik (pl. Soft Flow), vagy saját innovatív módszereket dolgoz ki egy adott probléma megoldására (3DHistech, a hisztológiai metszetek 3 dimenziós megjelenítése). Ez a piac az új eszközök megjelenésével együttesen növekszik. A képfeldolgozás jelentősége növekszik, amely egy olyan terület, ahol Magyarországon nagyon jó szakemberekkel rendelkezünk.

Barna biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Barna biotechnológia a száraz, sivatagi életkörülményekkel kapcsolatos biotechnológiai alkalmazások.

Fekete biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fekete biotechnológia a bioterrorizmus és a biofegyverek biotechnológiája.

Bíbor biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bíbor biotechnológia a szabadalom, a publikálás és az újítás biotechnológiai vonatkozásait foglalja magába.

Az alszektorok közül a piros biotech földrajzi területenként változó módon és mértékben, de szinte az egész világon dominál:

Cégek számaránya (2008) USA (%) Európa (%)
Piros biotech 89 92
Zöld biotech 2 5
Fehér biotech 9 3

A biotechnológia kapcsolata más tudományágakkal[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A tudományos Univerzum és interdiszciplinaritás.

A biotechnológia egy interdiszciplináris alkalmazott tudomány. A biotechnológia erősen interdiszciplináris tudományterület, amely szoros kapcsolatban áll számos egyéb tudományterülettel, mint pl. az információtechnológia, az anyag-tudományok és a nanotechnológia, stb. A négy alkalmazási területet nem lehet minden esetben egyértelmű határvonalak mentén elválasztani egymástól. Például van néhány alkalmazási terület melynek besorolása nem egyértelmű[24]:

  • Állategészségügy (piros vs zöld) >> a BNTP[25] az állategészségügyi terápiákat a piros biotech-hez, az állatdiagnosztikát pedig a zöld biotech-hez sorolja.
  • Környezetvédelem (fehér vs zöld) >> a BNTP a bioremediációt a fehér biotech-hez sorolja, de természetesen a zöld biotechnek is van több környezetvédelmi aspektusa (pl. génmódosítás).

A biotechnológia fogalmának komplexitása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Piacra került az első, növényekben készült gyógyszer 2012-ben[26]. Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerhatósága (US FDA) jóváhagyott egy genetikailag módosított növényi sejtben előállított gyógyszert. A hírt ünneplők között ott vannak a „biopharming” koncepcióját támogató tudósok is. Az Elelyso elnevezésű gyógyszer (taligluceráz alfa) enyhíti a Gaucher kórban szenvedő betegek tüneteit. Ez a ritka lizoszomális tárolási rendellenesség különféle problémákat okoz, a csontfertőzésektől kezdve a vérszegénységig. A Protalix Biotherapeutics izraeli biotechnológiai vállalat tudósai módszert dolgoztak ki a beteg emberekből hiányzó enzim sárgarépasejtekben való előállítására: az enzimet kódoló gént beültették a sárgarépasejtekbe. A klinikai vizsgálatok során megállapították, hogy az e forrásból származó enzimmel (taligluceráz alfa) kezelt betegek állapota legalább olyan jó, mint azoké, akik egy másik, a gyógyszerpiacon kapható enzimpótló készítményt, a Cerezyme-t kapják[27]. a fenti tudományos eredmény a biotechnológia komplexitására jó példa, ahol a növény genetika, gyógyszeripar, az orvostudomány komplexen jelenik meg. A biotechnológia a tudományok komplexitásának megtestesítője, ahol a biológia, a biokémia, a kémia, a biomérnök, a fizika, a műszaki tudományok, a vegyészet, az informatika rendszere egységes egészként jelenik meg.

Tudomány és szektor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kiemelendő, hogy a piros biotechnológiánál tágabb, ún. biotudományok vagy élettudományok (biosciences, life sciences) ágazat magában foglal olyan szektorokat is, mint pl. a gyógyszeripar nem biotech (hanem pl. csak kémiai alapú) szereplői, a (nem molekuláris) diagnosztika, vagy a (nem biotech) orvostechnika és orvosi eszközök. E szektorok Magyarországon és a világban mindenhol a biotechnológiai cégek körül csoportosulnak: vagy azért mert beszállítói, vagy azért mert alkalmazói a biotech termékeknek és szolgáltatásoknak.

A biotechnológia egyszerre jelent egy interdiszciplináris tudományterületet és egy fiatal életlen határvonalú ipari szektort, amely önállóan definiálja magát, de ugyanakkor több „tradicionális” ipari szektorral van szoros kapcsolata, miközben át is alakítja azokat, mintegy részükké válik, a legfontosabb ilyen ipari szektorok az alábbiak:

Biotechnika és biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Géntechnológián alapuló és nem-genetikai alapú technológiák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Mikroorganizmusok: a. saját: pl. bakteriális inzulin, b. kevert alkalmazás
  2. Növényi: peszticid-rezisztencia, fagyállóság, eltarthatóság, stb.
  3. Állati: nagyobb testtömeg-gyarapodás (STH génbevitel), termékenységfokozás, rezisztencia, stb.
  1. Mikroorganizmusokkal: pl. söripar, kenyérgyártás, tejipar, környezetvédelem stb.
  2. Növénynemesítés: vegetatív szaporítási módok, szövettenyésztés
  3. Állattenyésztési biotechnológia: AI, szuperovuláció, ET, IVF, embrióklónozás, embriófelezés, sejtmagtranszplantáció, kiméra-előállítás, embrionális ivarmeghatározás
  4. Humán: ET, IVF

Beavatkozunk vagy megvizsgálunk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

genomika
rendszerbiológia, „Omika”, transzkriptomika: az emberi élettan és betegségek anyagcsere-modellezése[28], szervek modellezésére is törekszik a rendszerbiológia, a “robotkutató” elve alkalmazása

Hagyományos gyógyszeripar és gyógyszer-biotechnológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A magyar biotechnológiai szektor felosztása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A magyar biotechnológia szektor több mint 500 szervezetet foglal magában. Kb. 150 hazai biotechnológiai vállalat van (elsősorban KKV), amely Magyarországon biotechnológiai technikákat alkalmaz termékek vagy szolgáltatások fejlesztésére és előállítására. További kb. 70 olyan biotechnológiában érdekelt vállalat van, amely a biotechnológiai vállalatoknak szolgáltató és ellátó vállalkozás. Kb. 300 biotechnológiai kutató- és oktatóhely van, amely a biotechnológiai vállalatok által potenciálisan hasznosítható tudományt művel. A szektor kb. 1.500 főt foglalkoztatott, árbevétele kb. 15 milliárd Ft, azaz kb. 60 millió EUR volt 2008-ban[25].

A BNTP által 2009-ben rögzített helyzetkép fő számai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kb. 110 magyar biotechnológiai vállalat van, azaz olyan cég, amely Magyarországon biotechnológiai technikákat alkalmaz termékek vagy szolgáltatások fejlesztésére és előállítására. Ide számítottuk mindazokat a cégeket – a cég tulajdonosainak nemzetiségétől függetlenül –, amelyek e tevékenységet Magyarországon végzik. • kb. 60 olyan biotechnológiában érdekelt vállalat van, amely a biotechnológiai vállalatoknak szolgáltató és ellátó vállalkozás. • Kb. 250 biotechnológiai kutató- és oktatóhely van, amely a biotechnológiai vállalatok által potenciálisan hasznosítható tudományt művel[25].

Társadalmi ellenállás a biotechnológiával szemben[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

„A tudomány annyival növeli hatalmunkat, amennyivel csökkenti elbizakodottságunkat.” Claude Bernard (1813-1878)

A biotechnológia genetikai dilemmái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Evolúciósan nem ismert mesterséges génkonstrukciók bevitelén alapul
  • A genom működésének feltáratlansága (génműködés szabályozását alig nem ismerjük: hallgató gének, ugráló gének, stb.)
  • 1 gén -1 enzim sematizált megközelítés.
  • Génbevitel: hova, hány példányban épül be a gén
  • Expresszió: kiszámíthatatlan génkölcsönhatások a sejtmag, a sejtmagalkotók DNS-ével, nem kívánt mellékhatások
  • Pro- és eukarióta szervezetek közti különbség (prokarióta eredetű promoter, vektor, marker DNS-ek hatása[29])
  • Génlabilitás: a gének átalakulhatnak , megváltozhat a géngyakoriság és egyensúly

A kibocsátás megfontolásának genetikai szempontjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Be tud-e a sejtekbe pontosan, a kívánt helyekre (sejtmag, színtest, mitokondrium) épülni a gén. Ha nem, az miként követhető nyomon?
  • Van-e, lehet-e negatív kölcsönhatása más génekkel (sejtmag, sejtmagalkotók)
  • Befolyásolja-e a szervezet differenciálódását, növekedését, immunrendszerét?
  • A kívánt termék (protein, stb.) a megfelelő formában és mennyiségben termelődik-e. A nem-kívánt expresszió nyomon követése.
  • A szelekciós/marker gén (pl. antibiotikum rezisztencia gének) nem jut-e ki?
  • A patogén eredetű vektor gének genetikai rekombinációja bekövetkezhet-e[29]?

A biotechnológia ökológiai dilemmái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Természetes ökoszisztémák és korábbi releváns agrár-ökoszisztémák átalakítása, megszünése
  • Fokozzák a mezőgazdaság vegyszerfüggőségét, talajélet felszámolása
  • Bevitt DNS fennmaradása, átalakulása
  • Új gének szétterjedése: vertikális és horizontális géntranszfer
  • Transzgenikus mikroorganizmusok: rovarpatogén baktérium elterjedésének veszélye, antibiotikum-rezisztens baktériumtörzsek kialakulása
  • Transzgenikus növények: intraspecifikus hibridizáció vadon élő rokonokkal, interspecifikus hibridek keresztbeporzással, új virusok rekombinálódhatnak a GM növényekben
  • Transzgenikus állatok: nem állíthatók elő steril populációk (génkimérizmus),
  • a génmódosított populációk természetbe jutása megzavazhatja a táplálkozási láncot, a táplálkozási kölcsönhatásokat, a fajok ökológiai niche-t, megbonthatja a biológiai egyensúlyt[29].

Érvek és ellenérvek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A biotechnológia összes területe a társadalmi viták kereszttüzébe került. A klónozás az ellenzők szerint súlyos beavatkozás az ember személyiségi jogaiba, és emellett, az emberi faj degenerálódását is eredményezi. Az őssejt technológiával az emberi élet szentségét becstelenítik meg. A géntechnológia különféle betegségeket szabadít ránk. A genetikailag módosított szervezetek (GMO; genetically modified organism) az egészséget károsítják, legalábbis az ellenzők szerint. Európában heves az ellenállás a GMO-kkal szemben, a kontinens gyakorlatilag mentes a genetikailag módosított élelmiszerektől. A génterápia a teremtő művébe való beavatkozás. A negatív vélemények többségét a tudatlanság, a mindenáron való tiltakozni akarás, vagy a gazdasági ellenérdekeltség szüli, persze az egyetértés nem elvárt követelmény. Viszont a 21. század technológiái óriási lehetőséget hordoznak a hatékonyabb gyógyításban, az olcsóbb és sok szempontból jobb élelmiszerek előállításában és, nem utolsósorban, az alapkutatásban[30].

Határsértések a tudomány és hit között[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

“Csak kesereghetünk azok vakságán, akik a fizika területén az egyházi hagyomány érvényességét fogadják el az értelem és a kísérleti tapasztalás helyett; viszont elrettenhetünk azok tévedésén, akik a teológiában az értelem érveit tolják a Szentírás és az Atyák hagyománya helyébe.” (Blaise Pascal)
Meg kell-e különböztetni a tudomány és hit területeit? Igen! Elszakítható-e a két terület? Nem!

Miért veszélyes a biotechnológia?[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kibocsátás megfontolásának ökológiai szempontjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

(Tombátz és mtsai 2003)
A génszökés és tartós fennmaradás elkerülésére:

  • Transzgenikus növény a faj géncentrumában még kisérleti céllal sem bocsátható ki (pl. káposztafélék, repce, herefélék, hagymák).
  • Egymással interspecifikus hibridizációra képes fajok (pl. nyárfélék) mellőzése.
  • Rovarmegporzású növények – ahol a rovar pollengyűjtési körzete több mint 2 km – mellőzése (pl. házi méh- repce, napraforgó, akác).
  • Szélbeporzású növény mellőzése, ha a pollen által létrehozott hibridszemek aránya 2 km-en belül több, mint 1%.
  • Ha a GM –növényfajta vegetatív úton való fennmaradásának nagy az esélye (pl. burgonya, komló, málna, földieper, szőlő, akác, stb.).
  • Génbankok (fajtanemesítő telepek, TV területek, arborétomok) és biotermesztő telepek körzetében.

A kibocsátás megfontolásának ökotoxikológiai szempontjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

(Tombátz és mtsai 2003)

  • Pollen tartalmaz-e toxikus anyagot, mely a pollenszórás időszakában a nem célszervezetekre hatással lehet.
  • A mérgező hatású pollen indukálhat-e rezisztenciát
  • A GM növény után milyen mennyiségű tarlómaradvány és abban mennyi toxin marad a területen, a lebontásában szerepet játszó állatokra és mikroszervezetekre milyen hatással van.
  • A rovarölő hatású GM növények hatása megjelenik-e a táplálkozási lánc tagjaiban
  • A rovarölő hatás érvényre jut a növényt megporzó szervezeteknél

Veszélyek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Mesterséges génkonstrukciók bevitelén alapul (vektor gén, kívánt gén, promoter gén, reporter gén).
  • Bevitel: nem ellenőrizhető hova, hány példányban épül be a gén.
  • Expresszió: kiszámíthatatlan génkölcsönhatások, nem kívánt mellékhatások
  • Elterjedés: gének beépülése inváziv fajokba, GMO vonalak tudatos preferálása fokozza a monokultúrák elterjedését, a genetikai beszűkülést.
  • A csökkenő géndiverzitás további, végzetes beszűküléséhez vezethet Földön.
  • Génlabilitás: a gének átalakulhatnak, megváltozhat az evolúciósan kialakult géngyakoriság és egyensúly, a génszennyezés nem várt ökológiai folyamatokat indíthat el.
  • Az egész folyamatot jelenleg üzleti érdekek irányítják. Biztonsági (élelmiszeripari, immunológiai, genetikai, ökológiai ) vizsgálatok háttérbe szorulnak, de a meglevő eredmények figyelmeztetők.
  • Előbb-utóbb az emberen is bevetik. Gazdaság- és politikafüggő fejlesztések.
  • Beláthatatlan erkölcsi (orvosetikai, vallási, polgári perek, stb.) vonatkozásai.
  • A legnagyobb veszély: a GMO-k biológiai fegyverként való alkalmazása.
  • A világ több pontján kifejlesztettek már antibiotikum-rezisztens kórokozókat, hatékonyságuk vetekszik az atombombáéval, de célirányosabb. Kivédhetetlen!

Különbségek a mezőgazdasági, ipari, valamint az orvosi alkalmazása között[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Mezőgazdaság és élelmiszeripar[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Permanens (átörökíthető) változás
  • Kísérlet szabadban is folyik
  • A fő motivációja a haszon
  • Kísérleti tesztelés néhány év
  • Végső tesztelést nem önkéntes módon, a fogyasztókon végzik
  • Környezetben elszaporodhat (nem kívánt génátvitel rokon fajtákba, fajokba
  • Visszavonása nehéz, csaknem lehetetlen
  • A fogyasztó nem mindig tud róla, sokan fogyasztják

Orvosi alkalmazás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Génterápia (tranziens) át nem örökíthető változásokat hoz létre
  • Laborban, vagy kórházban történik
  • Fő motiváció: gyógyítás
  • Gyógyszerszedés: 10-15 év
  • Önkéntes jelentkezőkön
  • Nem szaporodhat el
  • A gyógyszerszedés leállítható
  • A beteg tud róla, kevés embert érint

Biotechnológia szabályozása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Nemzetközi[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fegyverzetellenőrzés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egészségügy és Járványügy[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Disease Control
  • Nemzetközi egészségügyi előírások
  • Szárazföldi és vízi állat-egészségügyi kódok
  • Nemzetközi Növényvédelmi Egyezmény FAO 1951.
  • Biológiai biztonsági és biológiai biztonság
  • Laboratory Biosafety kézikönyv
  • Biorisk Management Laboratóriumi Biosecurity Guidance
  • Útmutató rendelet a fertőző anyagok szállítására
  • Élelmiszerbiztonság

Környezetvédelem[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Biológiai Sokféleség Egyezmény 1992.
  • Biztonságról szóló Cartagena Jegyzőkönyv

Kereskedelem[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Gyógyszerek szabályozása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Egyesült Nemzetek Kábítószer-egyezménye
  • Anti-dopping

Élelmiszerek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Európai Parlament és a Tanács 178/2002/EK rendelete az élelmiszerjog általános elveiről és követelményeiről.
  • Az élelmiszerek mikrobiológiai kritériumait foglalja össze a Bizottság 2073/2005/EK rendelete.

Társadalmi és etikai hatásai a biotechnológiának[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Egyetemes nyilatkozata az emberi génállományról és az emberi jogok
  • Nemzetközi Nyilatkozat Emberi genetikai adatokról
  • Egyetemes nyilatkozata a bioetika és az emberi jogok kapcsolatáról
  • ENSZ-nyilatkozat az emberi klónozásról

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. http://bioinformatics.oxfordjournals.org/content/23/1/127.full
  2. http://itol.embl.de/
  3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16513982?dopt=Abstract
  4. (OECD 2005)
  5. Európai Biotechnológiai Szövetség
  6. SEVELLA BÉLA BIOMÉRNÖKI MŰVELETEK ÉS FOLYAMATOK Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 2011. Typotex Kiadó ISBN 978-963-279-470-9
  7. http://www.ebi.ac.uk/pdbe/entry-images/%7b%7b%7bpdb%7d%7d%7d600.png
  8. ENSZ biológiai sokféleségről szóló egyezménye szöveg CBD . Cbd.int. Hozzáférés 2013/03/20.
  9. http://biotech.szbk.u-szeged.hu/KK_Jegyzet/Biotechnologia_BSc/
  10. ^ a b http://www.szote.u-szeged.hu/mdbio/hun/anyagok/2012-2013/1/0.molekularis_biologia-word.pdf
  11. Prof. Dr. Láng István Országos Onkológiai Intézet 2011
  12. "Incorporating Biotechnology into the Classroom – What is Biotechnology?", from the curricula of the 'Incorporating Biotechnology into the High School Classroom through Arizona State University's BioREACH PROGRAM', accessed on October 16, 2012) .
  13. ^ a b The state as a buyer of pharmaceutical products Prof. Dr. Peter MIHÁLYI Zagreb, 23 March, 2012
  14. Hétmilliárdra bővült a Föld népessége 2011. november 1.]] 05:34, kedd - Forrás: MTI
  15. OECD (2005) single definition
  16. http://www.dispomedicor.hu/biotechnology
  17. (https://www.affymetrix.com/support/downloads/manuals/expression_s2_manual.pdf
  18. E. J. DaSilva(2005): The Colours of Biotechnology: Science, Development and Humankind ELECTRONIC JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY
  19. Stratégiai kutatási terv Magyar Biotechnológia 2030 2010. január 24. BNTP
  20. Egészségipar alatt értjük: gyógyszeripar és orvosi eszköz ipar, molekuláris (laboratóriumi és patológiai) diagnosztika, egészségügyi szolgáltatások.
  21. Bachmann, R. Presentation at the Bio-Conference; New York; 2003
  22. DaSilva, E. J. Electron. J. Biotechnol. 2004, 7, (3), 01-02.
  23. EuropaBio, White Biotechnology: Gateway to a More Sustainable Future. EuropaBio Position Paper 2003. http: //www.europabio.org/documents/100403/Innenseiten_fi nal_ screen.pdf Letöltve:2008.08.14.
  24. MAGYAR BIOTECHNOLÓGIA 2030 Stratégiai Kutatási Terv Összefoglaló 2009. december
  25. ^ a b c d MAGYAR BIOTECHNOLÓGIA 2030 Stratégiai Kutatási Terv Összefoglaló 2009. december
  26. Nature News Blog, 2012. május 2. Amy Maxmen
  27. http://blogs.nature.com/news/2012/05/first-plant-made-drug-on-the-market.html
  28. Shlomi et al. (2011) PloS Comp Biol 7: e1002018; Gille et al. (2010) Mol Sys Biol 6: 411
  29. ^ a b c Györgyey János: A zöld biotechnológia érvek és ellenérvek kereszttüzében Eötvös Biológia Műhely 2010-11-29 09:05
  30. BIOTECHNOLÓGIA: a jövő slágerágazata Észak-Alföld Regionális Fejlesztési és Innovációs Ügynökség Nonprofit Kft.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Nyeste Lajos: Biomérnöki műveletek és alapfolyamatok, Tankönyvkiadó, Budapest, 1990, J 6-816
  • Sevella Béla: Biomérnöki műveletek és alapfolyamatok, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Műegyetemi Kiadó, Budapest, 2001
  • Szabó István Mihály: A bioszféra mikrobiológiája, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1992
  • Glazer, A.N. and Nikaido, H.: Microbial Biotechnology, W.H. Freeman and Company, New York, 1995.
  • Ratledge, C. and Kristiansen, B.: Basic Biotechnology, Cambridge University Press, 2001.
  • Poliana, J, MacCabe, A.P.: Industrial Enzymes, Springer Science+Business Media, 2006.
  • Demain, AL: Microbial biotechnology. Trends Biotech. 18, 26-31, 2000.
  • Demain, AL.: Small bugs, big business: The economic power of the microbe. Biotechnol. Adv. 18, 499-514., 2000.
  • Ádám Gy., Fehér O.: Élettan biológusoknak, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1991.
  • Fonyó A. (szerk).: Az orvosi élettan tankönyve, Medicina, Budapest, 2004.
  • Knut Schmidt-Nielsen: Animal physiology, Cambridge University Press, 1997.
  • Eckert: Animal physiology. Mechanisms and adaptations. W.H. Freeman and Company, 1998.
  • Robert Ornstein, Richard F. Thomson: The amazing Brain. Houghton Mifflin Co., Boston, 1984.
  • Purves, Augustine, Fitzpatrick,
  • Dudits D.,, Heszky L. Növényi biotechnológia és géntechnológia. Agroinform, Budapest, 2000.
  • Razdan M.K. Introduction to plant tissue culture. Science Publishers, Enfeld – Plymouth, 2003.
  • Lapis Károly és Jeney András (szerkesztők): A sejtosztódás szabályozása és befolyásolása. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1981.
  • Bánfalvi G.: Molekuláris Biológia, JATEPress, Szeged, 1986.
  • Bánfalvi G.: Molekuláris sejtbiológia 2. kiadás, Kossuth Kiadó 2005.
  • John R.W. Masters (editor): Animal cell culture. 3rd edition, Oxford University Press, 2000.
  • John Cadwell and William B. Jakoby (editors): Biological basis of detoxification. Academic Press, New York, 1983.
  • Ivan L. Cameron and Thomas B. Pool: The transformed cell. Academic Press, New York, 1981.
  • Friedman, Yali (2008). Building Biotechnology: Starting, Managing, and Understanding Biotechnology Companies. Washington, DC: Logos Press. ISBN 978-0-9734676-3-5.
  • Oliver, Richard W. The Coming Biotech Age. ISBN 0-07-135020-9.
  • Powell, Walter W.; White, Douglas R.; Koput, Kenneth W.; Owen-Smith, Jason (2005). "Network Dynamics and Field Evolution: The Growth of Interorganizational Collaboration in the Life Sciences". American Journal of Sociology 110 (4): 1132–1205. doi:10.1086/421508. Viviana Zelizer Best Paper in Economic Sociology Award (2005–2006), American Sociological Association.
  • Zaid, A; H.G. Hughes, E. Porceddu, F. Nicholas (2001). Glossary of Biotechnology for Food and Agriculture — A Revised and Augmented Edition of the Glossary of Biotechnology and Genetic Engineering. Available in English, French, Spanish, Chinese, Arabic, Russian, Polish, Serbian, Vietnamese and Kazakh. Rome: FAO. ISBN 92-5-104683-2.
  • Agricultural Biotechnology: An Economic Perspective by the USDA Economic Research Service. A 1994 publication from the Agricultural Economic Report.
  • Lodish et al.: Molecular Cell Biology „ 4th ed. Freeman; 1999, 5th ed. 2003
  • Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell „ 3d ed., GarlandScience; 1994, 4th ed. 2002
  • Stryer et al.: Biochemistry „ 5th ed. 2002); W.H Freeman ISBN 0-7167-4684-0

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez

http://bcs.whfreeman.com/lehninger/

  • Lehninger et al.: Principles of Biochemistry „ 4th ed (2005); W.H. Freeman ISBN 07167-4339-6
  • Garrett & Grisham: Biochemistry „ 2nd ed (1998); Saunders Coll. Publ.
  • Mathews et al.: Biochemistry „ 3rd ed (2000); Benjamin Cummings
  • Bálint Miklós: Molekuláris biológia I.-III. „ Műszaki kiadó (2000,2002)
  • http://biokemia.elte.hu/oktatas/biokemia.htm

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]