Biotechnologia

niedziela, 11 lipca 2010

Biotechnologia jako interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki oferuje bezpośrednie i potencjalne możliwości wspierania wzrostu gospodarczego, zatrudnienia i konkurencyjności. Ma zasadnicze znaczenie w realizacji głównych celów politycznych Unii Europejskiej, takich jak ochrona zdrowia, wzrost gospodarczy, tworzenie nowych miejsc pracy, rozwiązywanie problemów związanych ze starzeniem się społeczeństwa oraz dbanie o zrównoważony rozwój. Kraje rozwinięte już dawno dostrzegły w biotechnologii, podobnie jak w informatyce, jej motoryczną funkcję.

Biotechnologia zyskała kluczowe znaczenie w sektorze ochrony zdrowia, w przemyśle farmaceutycznym, w przetwórstwie przemysłowym i rolno-spożywczym. Przypuszcza się, że przyjęta w marcu 2007 r. przez Radę Europejską polityka energetyczna zakładająca, że do 2020 r. biopaliwa muszą stanowić co najmniej  10% paliw samochodowych, przyczyni się do zwiększenia wkładu biotechnologii w rozwój odnawialnych źródeł energii. Z kolei wzrost wykorzystania odnawialnych źródeł energii spowoduje ograniczenie emisji gazów cieplarnianych oraz  zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego Europy.

Według Critical I (Biotechnology In Europe: 2006 Comparative study) europejski sektor biotechnologiczny zatrudniał w 2004 r. bezpośrednio 95 tys. osób, głównie w MŚP, w tym 42,5 tys. pracowników (45%) było zatrudnionych w działalności badawczej i rozwojowej. Zatrudnienie w sektorach wykorzystujących produkty biotechnologiczne, np. chemicznym, farmaceutycznym, kosmetycznym, włókienniczym czy papierniczym, było wielokrotnie wyższe. W 2004 r. w Europie prowadziło działalność 2163 przedsiębiorstw biotechnologicznych, w których wydatkowano na prace badawcze i rozwojowe łączne 7,6 mld €. W analizowanym roku typowe europejskie przedsiębiorstwo biotechnologiczne działało na rynku od 6 do 10 lat i zatrudniało średnio 28 pracowników, a na prace B+R wydatkowało 3,3 mln €.

Dzięki posiadanym zasobom wiedzy i umiejętności UE jest dobrze przygotowana do wykorzystania oferowanych przez biotechnologię możliwości zarówno w Europie, jak i w skali globalnej. Dla przykładu wynalazki biotechnologiczne zgłoszone z UE-15 do Europejskiego Urzędu Patentowego w latach 2002-2004 stanowiły 34,8% łącznej liczby zgłoszonych wynalazków, a dla porównania udział USA wyniósł 41,1%. Unia Europejska w przemyśle biotechnologicznym upatruje możliwości zwiększenia konkurencyjności w stosunku do USA, gdzie rynek biotechnologiczny odgrywa ważną rolę w gospodarce.

Wyłaniające się i obiecujące zastosowania biotechnologii to zaawansowane metody leczenia, np. z wykorzystaniem inżynierii  tkankowej, terapii genowej, komórkowej czy zastosowanie biomarkerów jako narzędzia diagnostycznego w systemie opieki zdrowotnej. Kierunki te z jednej strony dają nadzieję, z drugiej - korzystanie z nich może być  przedmiotem kontrowersji, np. w przypadku embrionalnych komórek macierzystych. Stąd zwiększonemu zakresowi zastosowania biotechnologii powinna towarzyszyć szeroko zakrojona debata społeczna na temat potencjalnych zagrożeń i korzyści z nią związanych, a w szczególności jej wymiaru etycznego.
Według OECD biotechnologia, w zależności od sektora w którym ma zastosowanie, dzieli się na biotechnologię medyczną, przemysłową, środowiskową i rolniczą.   

Biotechnologia medyczna - stanowi główny obszar działalności przedsiębiorstw biotechnologicznych. Ponad 250 mln pacjentów korzystało z leków biotechnologicznych, np. przy zawale serca, stwardnieniu rozsianym, miażdżycy, raku płuc, mukowiscydozie czy leukemii.  Spośród  wszystkich produktów medycznych dostępnych na rynkach światowych  20% jest wytwarzanych z wykorzystaniem metod biotechnologicznych.

Produkty oparte na wykorzystaniu metod biotechnologicznych znajdują zastosowanie w diagnostyce, lecznictwie (biofarmaceutyki) i profilaktyce (szczepionki). Analitycy rynków technologii i usług diagnostycznych prognozują, że najbliższe lata przyniosą dynamiczny rozwój segmentu diagnostyki molekularnej.

Diagnostyka molekularna -  w medycynie obejmuje diagnostykę chorób infekcyjnych i inwazyjnych (wirusologia, bakteriologia, mikologia i parazytologia), diagnostykę chorób dziedzicznych i genetycznych (genetyka, onkologia), diagnostykę chorób nowotworowych, identyfikowanie pokrewieństwa genetycznego, diagnostykę w medycynie sądowej związaną  m. in. z ustalaniem pokrewieństwa i z analizą śladów biologicznych oraz testy zgodności tkankowej w transplantologii.

W przypadku diagnostyki molekularnej chorób człowieka istnieją bardzo szerokie  możliwości zastosowań testów do wykrywania bardzo różnorodnych schorzeń, np. wirusowego zapalenia wątroby typu C (HCV) czy typu B (HBV), wirusowego zespołu nabytego braku odporności (HIV), w chorobach nowotworowych, chorób uwarunkowanych genetycznie i  układu krążenia.

Zastosowania diagnostyki molekularnej w lecznictwie zmieniło procedury diagnostyczne w różnych specjalnościach medycyny i metody te rozwijają się niezwykle dynamicznie. Ocenia się, że w najbliższej przyszłości staną się rutynowymi procedurami diagnostycznymi w różnych dziedzinach medycyny i biologii. Dynamiczny rozwój diagnostyki molekularnej wynika z szybkiego rozwoju metod analizy kwasów nukleinowych, a większość badań w diagnostyce chorób infekcyjnych i nowotworowych dotyczy analizy DNA. Na jej podstawie można ustalić przyczynę infekcji czy monitorować przebieg leczenia. Także testowanie przesiewowe w obrębie populacji ludzi zdrowych odgrywa coraz większą rolę na światowym rynku diagnostyki in vitro i ma tendencję rozwojową.

Technologie diagnostyki molekularnej są także wykorzystywane w rozwoju medycyny spersonalizowanej bazującej na farmakogenetyce i farmakogenomice. Uważa się, że metody diagnostyki molekularnej będą odgrywać coraz bardziej znaczącą rolę na polu medycyny, zdrowia publicznego i przemysłu farmaceutycznego w XXI wieku. W roku 2005 światowy rynek diagnostyki molekularnej wart był w przybliżeniu 6,5 mld $. Szacuje się, że rynek ten osiągnie wartość 12 mld $ do roku 2010 i 35 mld $ do roku 2015 (źrodło: Visiongain, 2008).

Biofarmaceutyki – rośnie ich  zastosowanie terapeutyczne oraz zdobywają coraz bardziej znaczącą pozycję na światowym rynku leków. Pomimo spodziewanych ograniczeń wywołanych wysokimi kosztami ich wytworzenia, pozycja biofarmaceutyków w przyszłości bez wątpienia stanie się dominująca na  rynkach światowych.

Większość biofarmaceutyków wytwarzana jest z użyciem rekombinowanych bakterii i drożdży, jak również rekombinowanych linii komórkowych organizmów wyższych oraz -     w przypadku przeciwciał monoklonalnych - w hybrydowych kulturach międzygatunkowych. W skład biofarmaceutyków wchodzą niezwykle cenne grupy leków takie jak: rekombinowane hormony, interferony, interleukiny, hematopoetyczne czynniki wzrostu, czynnik martwicy nowotworów, czynniki krzepnięcia krwi, preparaty trombolityczne, enzymy terapeutyczne, przeciwciała monoklonalne i szczepionki. Z klinicznego punktu widzenia znalazły one zastosowanie w leczeniu lub zapobieganiu szeregu schorzeń, między innymi: cukrzycy, niedoboru wzrostu u dzieci i osób dorosłych, zawałów serca, zastoinowej niewydolności serca, udarów mózgu, stwardnienia rozsianego, neutropenii, trombocytopenii, anemii, zapalenia wątroby, reumatoidalnego zapalenia stawów, choroby Crohna, astmy oraz białaczki i wielu chorób nowotworowych.

Szczepionki rekombinowane – na rynku światowym jest szczepionka przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu B (HBV) i przeciwko wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV). W trakcie zaawansowanych badań klinicznych jest wiele potencjalnych rekombinowanych szczepionek antywirusowych, w tym szczepionka anty-HIV, przeciwko wirusowi zapalenia wątroby typu A oraz C,  wirusowi opryszczki i  wirusowi grypy.

Poważnym problemem globalnym jest zakażenie wirusem HCV zapalenia wątroby. W Polsce jest prawie 700 tys. zakażonych, a poziom wykrywalności nie jest wysoki. Przyczyna leży po stronie bezobjawowości zakażenia, które nawet do 20-30 lat może się nie ujawniać. Nieleczone przewlekłe zakażenie HCV może prowadzić do marskości i raka pierwotnego wątroby. Na świecie zarażonych jest ponad 170 mln ludzi, w tym  4 mln w USA. Koszt kuracji dla jednej osoby może obecnie wynieść nawet 50 tys. $ rocznie. Koszty  leczenia są więc olbrzymie i będą one rosły w szybkim tempie wraz ze wzrostem wykrywalności HCV związanej z ulepszaniem metod diagnostycznych i ich upowszechnieniem  w systemie opieki medycznej.

HIV jest kolejnym czynnikiem chorobotwórczym, który powoduje ogromne straty ekonomiczne. Obecnie ok. 40 mln ludzi jest zakażonym tym wirusem. Koszt terapii porównywalny jest z terapią anty-HCV. Na badania nad szczepionką przeciw wirusowi HIV National Institutes of Health (NIH) wydał w 2007 roku ponad 600 mln $.

Kolejnym problemem jest malaria, która występuje na terenach zamieszkałych przez około 40 % światowe populacji. Rocznie odnotowuje się około 300 mln przypadków zakażeń, co  powoduje zgon ok. 1 mln osób (głównie dzieci poniżej 5 roku życia). Jeśli rozpatruje się koszt dawki leczniczej, to stosowana obecnie terapia jest stosunkowo tania, ale przy tak dużej zapadalności daje ogólną sumę od 500 – 800 mln $ rocznie.

Biotechnologia przemysłowa - jest to dziedzina, która wkracza w fazę dynamicznego rozwoju na skutek zwiększonego zainteresowania problematyką ochrony środowiska naturalnego i bezpieczeństwem dostaw energii, gdyż umożliwia zastąpienie procesów chemicznych i paliw kopalnych. Dla przykładu przejście z chemicznego na biotechnologiczne metody wytwarzania cefalosporyn (powszechnie stosowania kategoria antybiotyków), wykazało, że możliwe jest ograniczenie zużycia energii elektrycznej o 37%, rozpuszczalników  niemalże o 100% oraz zmniejszenie wytwarzanych przy tym ścieków o 90%.

Biotechnologia przemysłowa daje istotne korzyści ekologiczne: nie powoduje wzrostu efektu cieplarnianego, wykorzystując odnawialne surowce roślinne wspiera sektor rolniczy, wytwarza produkty biodegradowalne, zmniejsza ilość odpadów chemicznych i zużycie toksycznych chemikaliów. Zastąpienie syntezy chemicznej biosyntezą zdecydowanie upraszcza proces, prowadzi do zmniejszenia zużycia energii i wody, co jest równoznaczne ze znaczną redukcją kosztów.

Agrobiotechnologia – w jej ramach funkcjonuje szereg nowoczesnych zastosowań, mających znaczący wpływ na gospodarkę, środowisko naturalne i zdrowie publiczne. Związana jest z hodowlą, diagnostyką czy chemikaliami wysokowartościowymi (dodatki paszowe) oraz wytwarzaniem enzymów. Diagnostyka i produkty weterynaryjne oparte na wykorzystaniu biotechnologii, głównie szczepionki, odgrywają role w kontrolowaniu i monitorowaniu niektórych najbardziej istotnych chorób zwierząt i chorób odzwierzęcych, jak również czynników związanych z bezpieczeństwem żywności. Opracowano biotechnologiczne metody nadzoru nad gąbczastą encelophatią bydła (BSE) w UE, co przyczyniło się do ochrony konsumentów i przywrócenia wymiany handlowej mięsa wołowego. Metody diagnostyczne oparte na biotechnologii stosowane są także do wczesnego wykrywania salmonelli. „Zielona” biotechnologia umożliwia udoskonalanie określonych właściwości organizmów, np. wyższe plony uzyskiwane z roślin genetyczne zmodyfikowanych. Obok produktów przeznaczonych do upraw technologie modyfikacji genetycznych znajdą przypuszczalnie szersze zastosowanie w dziedzinie procesów przemysłowych, np. w sektorach biopaliw i drzewno-papierniczym. Sektory te będą zainteresowane roślinami przynoszącymi wyższe plony.  Jednakże bardzo jest potrzebna ocena korzyści i zagrożeń związanych z wykorzystaniem organizmów genetycznie zmodyfikowanych, ze szczególnym uwzględnieniem ich oddziaływania na środowisko naturalne i zdrowie ludzi i zwierząt. Istotny jest  również poziomu ich akceptacji przez społeczeństwo.

Państwa członkowskie UE z dużą ostrożnością angażują się w rozwój własnej agrobiotechnologii. Podobnie jest w Polsce. Opinia publiczna zarówno w Europie, jak i w Polsce jest niezwykle krytyczna i przeciwna rozwojowi GMO w kontekście szeroko pojętej żywności. Stan ten w dużej mierze jest spowodowany decyzjami politycznymi. Przed ich skutkami uchronić powinien dalszy rozwój podstaw naukowych „zielonej” biotechnologii, co warunkuje powstawanie akceptowalnych społecznie innowacyjnych technologii.

Brak tagów

Pobierz darmowe oprogramowanie
do przeglądania plików