Биотехнологи

Биотехнологи нь ямар нэгэн биологийн систем эсвэл организмыг ашиглан, хүний хэрэгцээтэй бүтээгдэхүүнийг сайжруулах эсвэл бий болгох процесс юм. Өөрөөр хэлбэл “биологийн систем, амьд организм эсвэл тэдгээрийн уламжлалыг ашиглан, тодорхой хэрэглээнд зориулан, бүтээгдэхүүн эсвэл процессыг, үйлдвэрлэх эсвэл сайжруулахтай холбоотой бүх төрлийн технологийн процессыг биотехнологи гэнэ. Үйл ажиллагаа болон багаж хэрэгслээс хамааран биоинженерчлэл болон биоэмнэлэгийн инженерчлэлийн салбаруудтай давхацдаг.
Мянга мянган жилийн турш, хүн төрөлхтөн shar adika, ХАА, хүнсний бүтээгдэхүүн ба эм бэлдмэлийн үйлдвэрлэлд ашигласаар ирсэн. Биотехнологи гэдэг нэрийг анх Унгарын эрдэмтэнКарл Эрек 1919 онд өгсөн гэж үздэг. 20 зууны сүүл ба 21 зууны эхээр, биотехнологи нь өргөжиж, генетик, рекомбинант генийн технологи зэрэг шинжлэх ухаануудыг өөртөө нэгтгэсэн ба иммунологи (дархлаа судлал) болон эмийн эмчилгээ, оношлогооны аргачлал боловсруулахад хэрэглэгдэх Dashikawa.
Биотехнологи нь, хүний зорилгод нийцүүлэн амьд организмыг өөрчлөхтэй холбоотой маш өргөн хүрээний үйл ажиллагааг (түүх) хамарсан ойлголт бөгөөд, ургамал, амьтныг гаршуулсан ба тэдгээрийн байгалийн шалгарал ба эрлийзжүүлэлт дээр үндэслэгдсэн селекцийн аргуудыг сайжруулах үеэс эхлэлтэй. Орчин үеийн биотехнологи нь мөн генийн инженерчлэлийн эд эсийг үржүүлэх технологийг багтаадаг.
Америкийн химийн нийгэмлэгийн тодорхойлсноор, биотехнологи нь, биологийн организм, систем эсвэл процессудыг, үйлдвэрлэлийн олон салбарт ашиглан, үр, гэрийн тэжээмэл амьтан, эм бэлдмэл зэрэг организм ба материалуудын чанарыг сайжруулах зорилго бүхий амьдралын шинжлэх ухаан юм. Өөр үгээр биотехнологийг, техникийн хөгжлийг, амьдралын шинжлэх ухаанд ашиглан худалдааны бүтээгдэхүүнийг гарган авах энгийн хэрэглээ гэж хэлж болно.
Биотехнологи нь цэвэр биологийн шинжлэх ухаануудыг (генетик, микробиологи, молекулын биологи, биохими, эмбриологи, эсийн биологи) хамардаг. Мөн олон тохиолдолд биологийн судлах хүрээнээс гаднах мэдлэг болон аргуудаас хамаардаг:
Нөгөө талаас нь авч үзвэл, орчин үеийн биологийн шинжлэх ухааны салбарууд нь хоорондоо маш их давхцан холбогдсон ба биотехнологоор боловсруулагдсан аргачлалуудаас ихээхэн хамааралтай бөгөөд үнийг амьдралын шинжлэх ухаан гэж ойлгодог. Биотехнологи нь, био-мэдээлэл зүйг ашиглан, биохимийн инженерчлэлийн тусламжтайгаар, ямар ч амьд организмаас/ыг болон ямар ч биомассаас/ыг, шинжлэн судлах, гарган авах, ашиглах ба үйлдвэрлэх, лабораторийн хүрээний эрдэм шинжилгээний болон зохион бүтээх ажил юм.
Төдийлөн шууд ухаардаггүй ч, хүний зохиосон газар тариалангийн олон төрлүүд нь, “биотехнологийн системийг ашиглан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх” гэсэн өргөн тодорхойлолтод шууд багтдаг. Үнэхээр, ургамал тариалсныг хамгийн анхны биотехнологийн аж ахуй гэж нэрлэж болно.
Газар тариалан нь, Неолитын хувьсгалын үеэс эхлэн хүнс үйлдвэрлэх ноёрхогч арга болсон. Эртний биотехнологийг ашиглан, анхны фермерүүд, өсөн нэмэгдэж буй хүн амын хүнсний хэрэгцээг хангах зорилгоор, хамгийн сайн үрийг сонгон үржүүлж, хамгийн их хэмжээний ургацыг хураасан. Ургац ба талбай хяналтаас гарах хэмжээний том болох үед, тодорхой организмууд болон тэдгээрийн дайвар бүтээгдэхүүнүүд нь үр дүнтэй бордоо болох, азотын хэмжээг нөхөх ба хортон шавьжтай тэмцэх чадвартайг нээсэн. Газар тариалангийн түүхийн явцад, фермерүүд, ургамлыг шинэ орчин нөхцөлд ургуулах, өөр ургамалтай эрлийзжүүлэх зэргээр санаандгүйгээр ургамлын генийг өөрчилж байсан. Энэ нь биотехнологийн анхы хэлбэрийн нэг юм.
Эдгээр аргууд нь эртний шар айргийн ферментацын үед мөн ашиглагдсан ба эртний Месопотами, Египет, Хятад болон Энэтхэгт анх нэвтэрсэн ба одоог хүртэл биотехнологийн үндсэн аргууд хэвээр байна. Шар айргийн эсгэлтийн үед, фермент агуулсан соёолуулсан үр нь (ихэвчлэн арвайн соёолж), буудай дотор байгаа цардуулыг сахар болгон хувиргаж, дараа тусгай исгэгчийг хийж шар айргийг үйлдвэрлэдэг. Фермент ба исгэгчийн нөлөөгөөр үр дотор байгаа нүүрс устөрөгчид спирт үүсгэн (этанол) задарна. Хожим өөр бичил биетүүд сүүний хүчлийн ферментацийн процессыг явуулдгийг нээснээр, шар буурцгын цуу г.м. өөр төрлийн хүнсийг ферментациар гарган авах ба хадгалах боломжийг олгосон. Тухайн үед ферментаци нь талх эсгэхэд мөн хэрэглэгдэж байсан. Луи Пастерын ферментацийн тухай судалгааны ажил хүртэл (1857 он) хүмүүс ферментацийн талаар төдийлөн сайн ойлголттой байгаагүй ч, хүнсний бүтээгдэхүүнийг өөр хэлбэрт хувиргасан нь биотехнологийн анхны хэрэглээ мөн.
Мянган мянган жилийн турш хүмүүс селекцийн үржүүлэх аргыг ашиглан, үр тариа болон амьтны үржлийг сайжруулан хүнсэндээ ашиглаж ирсэн. Селекцийн үржилд, хэрэгтэй шинж чанартай организмуудыг нийлүүлж анхны шинж чанаруудыг агуулсан үр төл гарган авдаг. Жишээлбэл, энэ аргыг ашиглан хамгийн амттай ба хамгийн том эрдэнэ шишийг гарган авсан.
20 дугаар зууны эхэн үе гэхэд, эрдэмтэд микробиологийн талаар гүн ойлголттой болж, тодорхой бүтээгдэхүүнүүдийг гарган авах аргачлалыг судалсан. 1917 онд Хайм Вэйцман анх цэвэр микробиологийн бичил биетийг үйлдвэрлэлийн процессод ашигласан нь, эрдэнэ шишийн цардуулаас, Клостридиум ацетобутиликумыг ашиглан ацетоныг гарган авах байсан бөгөөд, Дэлхийн 1-р дайны үеэр, Англи улсын тэсрэх бодисын үйлдвэрлэл ацетоны хомсдолд орсон байсан.
Биотехнологи нь антибиотик бий болох нөхцөлийг бүрдүүлсэн. 1928 онд Александр Флеминг ''пеницилиум'' гэдэг хөгцний мөөгийг нээсэн. Түүний энэ нээлт нь Ховард Флорэй, Эрнст Борис Чэйн, Норман Хеатлей нарыг, хөгцний мөөгнөөс үүссэн антибоитикийн нэгдлийг цэвэршүүлэн, одоогийн бидний мэдэх пеницилинийг бүтээхэд хүргэсэн. 1940 онд гэхэд, пеницилинийг эмнэлэгт, нянгийн халдвартай хүмүүсийг эмчлэхэд хэрэглэх боломжтой болсон.
Орчин цагийн биотехнологийг, Пол Бергийн ген хуваах туршилтын (Стэнфордын ИС) анхны амжилтын үеэс буюу 1971 оноос үүсэлтэй гэж үзэгддэг. 1972 онд Херберт В.Боер ба Станлей Н.Кохен нар генийн материалыг нянд шилжүүлэн суурилуулж, импортлогдсон материал үйлдвэрлэгдэх боломжтой, нэлээд дэвшилттэй шинэ технологийг бий болгож хөгжүүлсэн.
Биотехнологийг амжилтад хүрэхэд нөлөөлсөн нэг хүчин зүйл нь, оюуны өмчийн эрхийг хуульчилж, дэлхий даяар хуулийн хэрэгжилтийг хангасанд оршино.
Био түлшний өсөн нэмэгдэж буй эрэлт нь биотехнологийн салбарт сайн мэдээ болох юм. АНУ-н эрчим хүчний яамны дүгнэснээр этанолын түлш нь, 2030 он гэхэд газрын тосны гаралтай түлшний хэрэглээг 30 хувь буруулах магадлалтай юм.
Биотехнологийн салбар нь, АНУ-ын газар тариалангийн салбарт, био түлшний үндсэн түүхий болох эрдэнэ шиш ба шар буурцгийн нийлүүлэлтийг эрс нэмэгдүүлэх боломжийг олгосон. Энэ нь хортон шавьж болон хуурайшилд тэсвэртэй болгож генийг нь өөрчилсөн үр гаргаснаар боломжтой болсон юм. Газар тариалангийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлснээр био түлшний үйлдвэрлэлийн төлөвлөгөөг биелүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.
Биотехнологи нь үндсэн 4 салбарт ашиглагдаж байна. Үүнд, эрүүл мэнд, үр боловсруулах болон ХАА, хүнсний бус хэрэглээний тариалан (биозадрах хуванцар, техникийн ургамлын тос, био түлш г.м.) ба байгаль орчин гэх салбарууд багтана.
Жишээлбэл, биотехнологийн нэг хэрэглээ нь органик бодисын үйлдвэрлэлд бичил биетүүдийг шууд ашиглах(жишээ нь, шар айраг болон сүүн бүтээгдэхүүн). Өөр нэг жишээ нь, байгальд орших нянг уул уурхайн үйлдвэрлэлд биошүлтжүүлэгч болгон ашиглах юм. Биотехнологи нь мөн, зүйлсийг дахин боловсруулахад, хаягдал ус (бохир ус) цэвэршүүлэхэд, үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны явцад бохирдсон талбайг цэвэршүүлэхэд (биоремедиац) болон биологийн зэвсэг хийхэд ашиглагддаг.
Биотехнологийн салбаруудыг тодорхойлох зорилгоор цуврал нэр томъёонуудыг бий болгосон. Жишээлбэл:
Дээр дурьдагдсан биотехнологуудтай холбоотой хөрөнгө оруулалт ба эдийн засгийн үр ашгийг биоэкономи буюу биоэдийн засаг гэж нэрлэгддэг.
Орчин үеийн биотехнологи нь анагаах ухааны дараах салбаруудад амжилттайгаар ашиглагдаж байна:
фармагеномик нь тухайн хүний генийн удамшилийн эмийн бэлдмэлд үзүүлж байгаа хариу үйлдлийг судалдаг. Энэ нэрийг фармакологи гэдэг үгийн язгуур дээр геномикс гэдэг үгийг нэмснээр гаргаж ирсэн. Иймд энэ салбар нь эм зүйн бүтээгдэхүүн болон генийн хоорондын хамаарлыг судалдаг юм. Фармагеномикийн зорилго нь, тухайн хүний генд тохирохуйц эмийн бэлдмэлийг төлөвлөх ба үйлдвэрлэхэд юм.
Фармагеномик үр ашиг:
Ихэнх уламжлалт эм бэлдмэлүүд нь харьцангуй жижиг молекулууд бөгөөд, тодорхой молекулан байтай холбогдож, тэдгээрийн биологийн процессийн идэвхийг нэмэгдүүлэг эсвэл бууруулдаг. Жижиг молекулуудыг ихэвчлэн уламжлалт органик синтезийн аргаар үйлдвэрлэгддэг ба тэдний дийлэнхийг ууж хэрэглэгддэг. Эсрэгээр, биофармацевтик нь уураг мэтийн том биологийн молекулуудыг зохион бүтээдэг ба эдгээр нь жижиг молекулуудын тусламжтайгаар хялбар шийдэх боломжгүй зорилгод хүрэхэд зориулагдана. Зарим биофармацевтикийн эмүүд нь Инфликсимаб (аутодархлааны өвчнүүдийг анагаахад ашиглагддаг моноклон эсрэг биет), Этанерсепт (аутодархлааны өвчнүүдийг эмчлэхэд ашиглагддаг нийлмэл уураг) болон Ритуксимабыг (хорт хавдрын эмчилгээнд ашиглагддаг химерийн моноклон эсрэг биет) агуулдаг. Тэдгээрийн том хэмжээ болон ходоод, нарийн гэдэс ба элэг зэрэг эрхтнүүдэд идэвхээ алддаг тул биофармацевтикийн бүтээгдэхүүнүүдийг тарих аргаар байд хүргэдэг.
Орчин үеийн биотехнологийг ихэнхдээ генийг нь өөрчилсөн микроорганизмын хэрэглээтэй холбон үздэг. Жишээлбэл, E.coli эсвэл дрожжыг ашиглан нийлэг инсулин эсвэл антибиотик гарган авах. Мөн трансген амьтан ба трансген ургамал (БиТи эрдэнэ шиш мэт) үүнд хамаатай. Генийг нь өөрчилсөн сүүн тэжээлтний эсүүд (жишээ нь: хятадын зусагийн өндгөвчийн эс) нь бас зарим төрлийн эмийн бэлдмэлийг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Биотехнологийн өөр нэг ирээдүйтэй шинэ салбар нь, ургамлаар эмийн бэлдмэл бүтээлгэх юм.
Биотехнологийг гепатит B, гепатит C, хорт хавдар, артрит, гемофилий, яс хугаралт, тархмал склероз ба зүрх судасны өвчнүүдийг эмчлэхэд гарсан амжилтуудтай мөн холбон ойлгодог. Биотехнологийн салбар нь, тухайн биофармацевтикийн бүтээгдэхүүн, тохирох өвчтөний тархалтыг (тоог) тогтооход ашиглагддаг, молекулын төвшний шинжилгээний төхөөрөмжүүдийг хөгжүүлэхэд мөн чухал үүрэг гүйцэтгэж байна. Жишээ нь, герцептин нь, энэ шинжилгээгээр дэмжигдсэн анхны эмийн бэлдмэл бөгөөд эмэгтэйчүүдийн хөхний хорт хавдрын, хорт хаврын эс нь ХЕР2 уургийг ялгаруулдаг хавдрыг эмчлэхэд ашиглагдаж байна.
Орчин үеийн биотехнологи нь одоо байгаа эм бэлдмэлүүдийг маш хямд ба хялбар үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж болно. Генийн инжинерчлэлээр гарган авсан анхны бүтээгэдхүүн нь хүний өвчнүүдийг анагаах зориулсан эмүүд байсан. Жишээлбэл, 1978 онд Генентек нь хүнчилсэн нийлэг инсулиныг, хүний генийг гэдэсний савханцарын нянд суулгасан плазмид вектортой холбох замаар гарган авсан. Чихрийн шижин өвчний эсрэг өргөн хэрэглэдэг инсулинийг өмнө нь нядалсан махны чиглэлийн амьтны (үхэр, гахай) нойр булчирхайнаас гарган авдаг байсан. Генийг нь инженерчлэсэн бактери нь хүний нийлэг инсулинийг харьцангуй бага үнээр их хэмжээгээр үйлдвэрлэх боломжийг олгосон.
Орчин үеийн биотехнологи нь хөгжиснөөр, хүний өсөлтийн даавар, гемофилийн эсрэг бүлэгнүүлэгч фактор, үр тогтоох эмүүд, эритропоэтин, г.м. олон эмүүдийг хямд ба хялбар үйлдвэрлэх аргуудыг хүн төрлөхтөнд нээж өгсөн. Өнөөдөр хэрэгцээнд байгаа дийлэнх эмүүд нь 500 орчим бай молекул дээр суурилсан байдаг. Өвчинд өртсөн генийн тухай мэдлэг, өвчний зам болон эмд үзүүлэх хариу үйлдэл зэрэг нь мянга мянган шинэ байг судлахад, нээхэд хүргэнэ.
Генийн шинжилгээ нь удамшлын өвчнүүдийн сул талуудын генетик оношлогоог хийх боломжийг олгодог. Мөн хүүхдийн гарал (генетик эцэг эх) эсвэл бүр өвгийг ч тодорхойлох боломжийг олгодог. Генийн шинжилгээ нь хромосом дахь генүүдийг нэг бүрчлэн судлахаас гадна, том хүрээгээр авч үзвэл биохимийн шинжилгээгээр генийн өвчлөл, эсвэл цаашид генийн өвчлөлийг үүсгэх магадлалтай мутацлагдсан генүүдийг тодорхойлон олох юм. Генийн шинжилгээ нь хромосом, ген болон уурагт гарсан өөрчлөлтийг олж тогтоодог. Ихэнхдээ, энэ шинжилгээ нь удамшиж ирсэн генийн алдаатай (гажилт) холбоотой өөрчлөлтүүдийг олоход ашиглагддаг. Генийн шинжилгээний үр дүнд өвчтөний генийн сэжиглэгдэж буй төлөв батлагдана эсвэл үгүйсгэгдэнэ. Мөн хүний генийн алдаа (гажилт) нь өргөжин өвчлөх эсвэл уг алдаа удамших боломжтой эсэхийг тогтоодог. 2011 оны үед хэдэн зуун генийн шинжилгээ ашиглагдаж байсан. Генийн шинжилгээ нь хүнд тулгарч болзошгүй аюул, өвчний тухай мэдээлэл болон тэдгээрийн удамшлын талаарх асуудлыг дэлгэдэг нь, оюун санааны эсвэл физиологийн асуудлуудыг үүсгэх боломжтой учир, генийн шинжилгээ нь эмчийн зөвлөгөөтэй хамт хэрэглэгддэг.
Генийг нь өөрчилсөн ургамлууд (ГӨУ) нь генийн инженерчлэл ашиглан сайжруулсан газар тариалангийн ургамлууд юм. Ихэнх тохиолдолд генийн өөрчлөлтийн зорилго нь тухайн ургамалд байгалиас олгогдоогүй шинэ шинжүүдийг (чадваруудыг) бий болгоход оршдог.
Хүнсний ургамалд генийн өөрчлөлтөөр олгосон шинжүүдийн заримаас дурдвал, тодорхой хортон шавж, өвчин, байгалийн сөрөг нөлөөллүүдэд тогтвортой байх, химийн боловсруулалтыг тэсвэрлэх), хадгалах хугацааг уртасгах, хүнсний чанарыг нэмэгдүүлэх юм. Хүнсний бус ургамалд генийн өөрчлөлтөд оруулж, фармацевтикийн салбар, биотүлш болон үйлдвэрлэлийн салбарт ашиглагддаг түүхий эдийг бэлтгэдгээс гадна биоремедиацид ашиглаж байна.
Фермерүүд нь ГӨ технологийг өргөн хүрээнд ашиглаж байна. 1996 аас 2011 он хүртэл ГӨ технологиор хөгжүүлсэн ургамлыг тариалсан талбайн хэмжээ 17000 км-аас 1600000 км хүртэл 94 дахин өссөн. ГӨ технологиор хөгжүүлсэн ургамлуудыг 2010 онд дэлхийн тариалангийн талбайн 10%-д тариалсан. 2011 онд 11 өөр төрлийн трансген ургамлыг Америкийн Нэгдсэн Улс, Бразил, Аргентин, Энэтхэг, Канад, Хятад, Парагвай, Пакистан, Өмнөд Африк, Уругвай, Боливи, Австрали, Филиппин, Мьянмар, Буркина Фасо, Мексик, Испани зэрэг улсууд 160 сая гектар талбайд тариалж эхэлсэн.
Генийн инженерчлэлийн аргуудыг ашиглан, организмын ДНХ-д тодорхой өөрчлөлтөд оруулж гарган авсан организмаас гаралтай бүтээгдэхүүнүүдийг ГӨ бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэг. Энэ аргууд нь ургамлын шинэ шинжүүдийг нээсэн бөгөөд, мөн хүнсний бүтээгдэхүүний генийн бүтцийн хяналтыг өмнөхөөс эрс сайжруулсан. ГӨ хүнсний бүтээгдэхүүний худалдаа нь 1994 онд Flavr Savr хэмээх боловсрох хугацааг нь уртасгасан улаан лоолийг худалдаанд гаргаснаар эхэлсэн. Өнөөдрийн байдлаар ГӨ нь эрэлт өндөртэй шар буурцаг, эрдэнэ шиш, рапс, хөвөнгийн тос зэрэг бүтээгдэхүүн рүү чиглэсэн байна. Эдгээрийг патоген болон гербицидуудад тэсвэртэй болгох ба хүнсний чанарыг нь нэмэгдүүлэх зорилгоор инжинерчлэсэн. ГӨ-тэй мал амьтад туршилтын журмаар хийгдсэн боловч 2013 оны 11-р байдлаар худалдаанд хараахан гаргаагүй байгаа юм.
Худалдаанд байгаа ГӨ ХАА-аас гарган авсан хүнсний бүтээгдэхүүнүүдийн хүний биед үзүүлэх нөлөө нь ердийн хүнсний бүтээгдэхүүнүүдээс ялгаагүй гэсэн шинжлэх ухааны консенсус байдаг. ГӨ ургамал нь хэдэн хэдэн экологийн давуу талтай байдаг. Гэсэн хэдий ч ГӨ ургамлыг эсэргүүцэгчид хэд хэдэн зүйл дээр үндэслэдэг. Үүнд, ГӨ ургамлаас гарган авсан хүнсний бүтээгдэхүүн нь үнэхээр аюулгүй байж чадах уу, дэлхийн хүнсний хэрэгцээг ГӨ ургамлаар хангах шаардлага байна уу, ГӨ ургамлууд нь оюуны өмчийн хуулиудаар хамгаалагдах тул эдийн засгийн хувьд ач холбогдолтой байж чадах уу?
Үйлдвэрлэлийн биотехнологи (Европд цагаан биотехнологи гэж нэрлэгддэг) нь биотехнологийг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар болон үйлдвэрлэлийн ферментацид ашиглах юм. Энэ нь микроорганизм болон түүнтэй адил эсүүдийг эсвэл фермент мэтийн эсийн хэсгүүдийг ашиглаж, химийн, хүнсний, угаалгын бодисын, цаас болон модон эдлэлийн, сүлжмэлийн, биотүлшний үйлдвэрлэлийн салбаруудад шаардлагатай бүтээгдэхүүнүүдийг боловсруулах юм. Үйлдвэрлэлийн биотехнологи нь сэргээгдэх түүхий эд ашиглаж, хүлэмжийн хийн ялгаруулалтыг багасгахад тусалж, өнөөгийн газрын тос дээр тулгуурласан эдийн засгаас хөндийрүүлэх магадлалтай юм.
Загвар:WVD