เทคโนโลยีชีวภาพ

เทคโนโลยีชีวภาพ(อังกฤษ:Biotechnology) คือ การใช้ระบบและสิ่งที่มีชีวิตเพื่อพัฒนาหรือสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์, หรือ "การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใดๆ ที่ใช้ระบบชีวภาพ, สิ่งที่มีชีวิตหรืออนุพันธ์ของสิ่งที่มีชีวิตนั้น, เพื่อสร้างหรือปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการสำหรับการใช้งานเฉพาะอย่าง" (อนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยความหลากหลายทางชีวภาพ, ศิลปะ. 2). ขึ้นอยู่กับเครื่องมือและการประยุกต์ใช้งาน, มันมักจะคาบเกี่ยวกับสาขา (ที่เกี่ยวข้องกับ) วิศวกรรมชีวภาพและวิศวกรรมชีวการแพทย์.
เป็นพัน ๆ ปีมาแล้วที่มนุษย์ได้ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการเกษตร, การผลิตอาหาร, และการทำยารักษาโรค. คำนี้ส่วนใหญ่เชื่อว่าจะถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1919 โดยวิศวกรฮังการี Károly Ereky. ในช่วงปลายทศวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21, เทคโนโลยีชีวภาพได้ขยายไปรวมถึงวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ และหลากหลายเช่น genomics, เทคโนโลยียีน recombinant, ภูมิคุ้มกันประยุกต์ (อังกฤษ:applied immunology), และการพัฒนาวิธีการรักษาและการตรวจวินิจฉัยทางเภสัชกรรม"
แนวคิดกว้างของ "เทคโนชีวภาพ" หรือ "เทคโนโลยีชีวภาพ" ครอบคลุมหลากหลายของวิธีการสำหรับการปรับเปลี่ยนสิ่งที่มีชีวิตตามวัตถุประสงค์ของมนุษย์, การกลับไปที่การเพาะพันธ์ (อังกฤษ:domestication) สัตว์, การเพาะปลูกของพืช, และ "การปรับปรุง" พวกเหล่านี้ผ่านโปรแกรมการปรับปรุงพันธุ์ที่ใช้ตัวเลือกประดิษฐ์ (อังกฤษ:artificial selection) และการผสมข้ามพันธุ์. การใช้งานที่ทันสมัยยังรวมถึงพันธุวิศวกรรมเช่นเดียวกับเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อ. สมาคมเคมีอเมริกันกำหนดเทคโนโลยีชีวภาพเป็นการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต, ระบบ, หรือกระบวนการทางชีวภาพโดยอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อการเรียนรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของชีวิตและการปรับปรุงมูลค่าของวัสดุและสิ่งมีชีวิตเช่นยา, พืช, และปศุสัตว์. เทคโนโลยีชีวภาพยังเขียนในทางชีววิทยาศาสตร์ล้วน ๆ (การเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์, ชีวเคมี, ชีววิทยาของเซลล์, ตัวอ่อน, พันธุศาสตร์, จุลชีววิทยา, และชีววิทยาโมเลกุล). ในหลายกรณีมันยังขึ้นอยู่กับความรู้และวิธีการจากภายนอกทรงกลมของชีววิทยาอีกด้วย ซึ่งรวมถึง:
ในทางตรงกันข้าม, วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ทันสมัย (รวมถึงแม้กระทั่งแนวคิดเช่นนิเวศวิทยาโมเลกุล) จะถูกโอบแล้วอย่างใกล้ชิดและขึ้นอยู่อย่างหนักกับวิธีการที่ได้รับการพัฒนาผ่านทางเทคโนโลยีชีวภาพและสิ่งที่เป็นความคิดโดยทั่วไปว่าเป็นอุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์ของชีวิต. เทคโนโลยีชีวภาพคือการวิจัยและการพัฒนาในห้องปฏิบัติการโดยใช้ชีวสารสนเทศสำหรับการสำรวจ, การสกัด, การใช้ประโยชน์และการผลิตจากสิ่งมีชีวิตใด ๆ และแหล่งที่มาใด ๆ ของชีวมวลโดยใช้วิธีการวิศวกรรมชีวเคมีที่ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงอาจจะมีการวางแผน (เช่นสร้างขึ้นใหม่โดยการสังเคราะห์), ที่มีการคาดการณ์, ที่มีการสร้างรูป, ที่มีการพัฒนา, ที่มีการผลิตและจำหน่ายเพื่อวัตถุประสงค์ในการดำเนินงานอย่างยั่งยืน (สำหรับผลตอบแทนจากเงินลงทุนเริ่มแรกที่ไร้ความลึกในด้าน R & D) และการได้รับสิทธิบัตรคงทน (สำหรับสิทธิพิเศษสุดสำหรับการขาย, และก่อนหน้าที่จะได้นี้เพื่อได้รับความเห็นชอบในระดับชาติและนานาชาติจากผลการทดลองในสัตว์ทดลองและมนุษย์ทดลอง, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาเภสัชกรรมของเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อป้องกันผลข้างเคียงที่ไม่สามารถตรวจพบหรือความกังวลด้านความปลอดภัยใด ๆ จากการใช้ผลิตภัณฑ์).
ในทางตรงกันข้าม, ชีววิศวกรรมทั่วไปถูกมองว่าเป็นสาขาที่เน้นมากขึ้นสำหรับวิธีการระบบที่สูงขึ้น (ไม่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงหรือมีการใช้วัสดุชีวภาพ"โดยตรง") สำหรับการเชื่อมต่อกับสิ่งมีชีวิตและการใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิตนั้น. วิศวกรรมชีวภาพคือการประยุกต์ใช้หลักการของวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ธรรมชาติกับเนื้อเยื่อ, เซลล์และโมเลกุล. แบบนี้ถือได้ว่าเป็นการใช้ความรู้จากการทำงานกับชีววิทยาที่มีการจัดการเพื่อให้บรรลุผลที่สามารถปรับปรุงฟังก์ชันในพืชและสัตว์. เกี่ยวเนื่องกัน, วิศวกรรมชีวการแพทย์เป็นสาขาที่ทับซ้อนกันสาขาหนึ่งที่มักจะดึงออกมาและประยุกต์ใช้"เทคโนโลยีชีวภาพ" (ตามคำนิยามที่หลากหลาย), โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาย่อยของชีวการแพทย์และ/หรือวิศวกรรมเคมีเช่นวิศวกรรมเนื้อเยื่อ, วิศวกรรมชีวเวชภัณฑ์, และพันธุวิศวกรรม.
บทความหลัก: ประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีชีวภาพ
อาจฟังดูไม่ปรกตินัก, แต่การเกษตรของมนุษย์ตั้งแต่โบราณนับว่าเป็น "การใช้ระบบเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์" ในความหมายวงกว้างได้อย่างดี . อันที่จริงการเพาะปลูกพืชอาจถูกมองว่าเป็นองค์กรเทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุด.
การเกษตรได้พัฒนาทฤษฎีให้กลายเป็นวิธีการที่โดดเด่นของการผลิตอาหารตั้งแต่ยุคปฏิวัติ Neolithic Revolution. ผ่านเทคโนโลยีชีวภาพในช่วงต้น, เกษตรกรที่เก่าแก่ที่สุดได้เลือกและเพาะพันธุ์พืชที่เหมาะสมที่ดีที่สุด, ที่มีอัตราผลตอบแทนที่สูงที่สุด, ที่ผลิตอาหารเพียงพอที่จะรองรับประชากรที่เพิ่มขึ้น. เมื่อพืชและท้องไร่ท้องนามีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ และยากที่จะบำรุงรักษา, มันก็พบว่าสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ และผลพลอยได้ของมันอาจสามารถเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพ, คืนค่าไนโตรเจน, และควบคุมศัตรูพืชได้. ตลอดประวัติศาสตร์ของการเกษตร, เกษตรกรมีการเปลี่ยนแปลงโดยไม่ได้ตั้งใจในพันธุกรรมของพืชของพวกเขาผ่านการปลูกในสภาพแวดล้อมใหม่และการเพาะพันธุ์พวกมันด้วยพืชอื่น ๆ - หนึ่งในรูปแบบแรก ๆ ของเทคโนโลยีชีวภาพ.
กระบวนการเหล่านี้ยังถูกรวมอยู่ในการหมักในช่วงต้นของเบียร์. กระบวนการเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในเมโสโปเตเมีย, อียิปต์, จีนและอินเดียในช่วงต้น, และยังคงใช้วิธีการพื้นฐานเดียวกันทางชีววิทยา. ในการต้มกลั่น, ธัญพืชที่ทำด้วยข้าวมอลต์ (ที่มีเอนไซม์) จะแปลงแป้งจากธัญพืชให้เป็นน้ำตาลแล้วเพิ่มยีสต์บางอย่างเพื่อผลิตเบียร์. ในขั้นตอนนี้คาร์โบไฮเดรตในเมล็ดธัญพืชจะแตกตัวออกเป็นแอลกอฮอล์เช่นเอทานอล. ต่อมาวัฒนธรรมอื่น ๆ ได้ผลิตกระบวนการของการหมักกรดแลคติกที่ทำให้เกิดการหมักและการถนอมรักษารูปแบบอื่น ๆ ของอาหาร, เช่นซอสถั่วเหลือง. การหมักยังถูกนำมาใช้ในช่วงเวลานี้อีกด้วยในการผลิตขนมปังมีเชื้อทำให้ฟู. แม้ว่ากระบวนการของการหมักยังไม่ได้เข้าใจอย่างเต็มที่จนกว่างานของหลุยส์ปาสเตอร์ใน 1857, มันก็ยังคงเป็นครั้งแรกที่ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการแปลงแหล่งอาหารให้เป็นอีกรูปแบบหนึ่ง.
เป็นเวลาหลายพันปีที่มนุษย์ได้ใช้การคัดเลือกพันธุ์เพื่อปรับปรุงการผลิตพืชผลและปศุสัตว์เพื่อใช้พวกมันเป็นอาหาร. ในการคัดเลือกพันธุ์, สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะที่พึงประสงค์จะผสมพันธฺ์กันเพื่อผลิตลูกหลานที่มีลักษณะเดียวกัน. ตัวอย่างเช่นเทคนิคนี้ถูกนำมาใช้กับข้าวโพดในการผลิตข้าวโพดฝักใหญ่ที่สุดและมีรสหวานที่สุด.
นักวิทยาศาสตร์ในต้นศตวรรษที่ยี่สิบได้เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับจุลชีววิทยาและได้สำรวจวิธีการในการผลิตผลิตภัณฑ์เฉพาะอย่าง. ในปี 1917, ไคม์ Weizmann เป็นครั้งแรกที่ใช้วัฒนธรรมทางจุลชีววิทยาล้วน ๆ ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม, ที่ผลิตแป้งข้าวโพดโดยใช้ Clostridium acetobutylicum, เพื่อผลิตอะซีโตน, ซึ่งสหราชอาณาจักรมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการผลิตวัตถุระเบิดในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง.
นอกจากนี้เทคโนโลยีชีวภาพยังได้นำไปสู่การพัฒนายาปฏิชีวนะอีกด้วย. ในปี 1928, Alexander Fleming ค้นพบเชื้อรา Penicillium. ผลงานของเขานำไปสู่การทำให้บริสุทธิ์ของสารปฏิชีวนะที่เกิดขึ้นสร้างรูปจากแม่พิมพ์โดยโฮเวิร์ด Florey, Ernst Boris Chain และนอร์แมน ฮีทลีย์ - เพื่อสร้างรูปแบบสิ่งที่วันนี้เรารู้ว่าเป็นยาเพนนิซิลิน. ในปี 1940, เพนนิซิลินได้พร้อมใช้ทางการแพทย์ในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียในมนุษย์.
สาขาเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่โดยทั่วไปจะคิดว่าเป็นเรื่องที่เกิดในปี 1971 เมื่อการทดลองของพอล เบิร์ก (Stanford) ในการตัดต่อยีนได้ประสบความสำเร็จในช่วงต้น. เฮอร์เบิร์ท ดับบลิว บอยเยอร์ (Univ. แคลิฟอร์เนีย. ที่ซานฟรานซิสโก) และสแตนเลย์ เอ็น โคเฮน (Stanford) ก้วหน้าอย่างมีนัยสำคัญในเทคโนโลยีใหม่ในปี 1972 โดยการโอนสารพันธุกรรมให้เป็นแบคทีเรีย, เพื่อว่าวัสดุที่นำเข้ามาจะถูกผลิตขึ้นใหม่. ศักยภาพในเชิงพาณิชย์ของอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพมีการขยายออกไปอย่างมีนัยสำคัญในวันที่ 16 มิถุนายน 1980, เมื่อศาลฎีกาของสหรัฐอเมริกาตัดสินว่าจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมสามารถจดสิทธิบัตรได้ในคดีของ Diamond กับ Chakrabarty. อนันดา Chakrabarty เกิดในอินเดีย, ทำงานให้กับบริษัท General Electric, ได้ดัดแปลงแบคทีเรีย (ของสกุล Pseudomonas) ให้มีความสามารถในการที่จะแตกตัวน้ำมันดิบ, ซึ่งเขาเสนอให้ใช้ในการบำบัดน้ำมันรั่วไหล. (งานของ Chakrabarty ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการยักย้ายถ่ายเทยีน แต่เป็นการโอนอวัยวะเซลล์ทั้งหมดระหว่างสายพันธุ์ของเชื้อแบคทีเรีย Pseudomonas.
รายได้ในอุตสาหกรรมคาดว่าจะขยายตัว 12.9% ในปี 2008. อีกปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อความสำเร็จของภาคเทคโนโลยีชีวภาพคือการปรับปรุงกฎหมายด้านสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาและการบังคับใช้กฎหมายทั่วโลก, เช่นเดียวกับการทำอุปสงค์ด้านผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และยาให้แข็งแกร่งเพื่อรับมือกับการแก่ชราและการเจ็บป่วยของประชากรสหรัฐ.
อุปสงค์ที่เพิ่มขึ้นสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพคาดว่าจะเป็นข่าวดีสำหรับภาคเทคโนโลยีชีวภาพ, กับการประเมินของกระทรวงพลังงานของการใช้เอทานอลอาจช่วยลดการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงที่สกัดจากปิโตรเลียมลงได้ถึง 30% ภายในปี 2030. ภาคเทคโนโลยีชีวภาพได้ยอมให้อุตสาหกรรมการเกษตรของสหรัฐได้เพิ่มอุปทานอย่างรวดเร็วของข้าวโพดและถั่วเหลือง-เนื่องจากเป็นที่ปัจจัยการผลิตหลักของเชื้อเพลิงชีวภาพ-โดยการพัฒนาเมล็ดพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมที่มีความทนทานต่อศัตรูพืชและภัยแล้ง. โดยการเพิ่มกำลังการผลิตในฟาร์ม, เทคโนโลยีชีวภาพมีบทบาทสำคัญในการสร้างความมั่นใจว่าเป้าหมายการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจะประสบความสำเร็จ
เทคโนโลยีชีวภาพมีการประยุกต์ใช้งานในสี่พื้นที่อุตสาหกรรมที่สำคัญ, ได้แก่การดูแลสุขภาพ (การแพทย์), การผลิตพืชและการเกษตร, การใช้พืชและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ไม่ใช่อาหาร (เช่นพลาสติกย่อยสลายแบบชีวภาพ, น้ำมันพืช, เชื้อเพลิงชีวภาพ), และการใช้งานด้านสิ่งแวดล้อม.
ตัวอย่างเช่น, การประยุกต์ใช้แบบหนึ่งของเทคโนโลยีชีวภาพคือการใช้ควบคุมสิ่งมีชีวิตเพื่อผลิตสินค้าเกษตรอินทรีย์ (เช่นเบียร์และผลิตภัณฑ์นม). อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้เชื้อแบคทีเรียที่ปรากฏตามธรรมชาติโดยอุตสาหกรรมเหมืองแร่ในการชะล้างด้วยวิธีชีวภาพ (อังกฤษ:bioleaching). เทคโนโลยีชีวภาพนอกจากนี้ยังใช้ในการรีไซเคิล, การบำบัดของเสีย, การทำความสะอาดสถานที่ปนเปื้อนจากกิจกรรมอุตสาหกรรม (bioremediation) และการผลิตอาวุธชีวภาพอีกด้วย.
ชุดของสาขาที่ได้รับการระบุว่าสาขาของเทคโนโลยีชีวภาพ; ตัวอย่างเช่น:
ชีวสารสนเทศมีบทบาทสำคัญในด้านต่าง ๆ,เช่นพันธุกรรมฟังก์ชัน (อังกฤษ:functional genomics), พันธุกรรมโครงสร้าง (อังกฤษ:structural genomics), และพันธุกรรมโปรตีน (อังกฤษ:proteomics), และชีวสารสนเทศยังเป็นตัวสร้างรูปแบบขององค์ประกอบสำคัญในภาคเทคโนโลยีชีวภาพและภาคเภสัชกรรมอีกด้วย.
การลงทุนและการส่งออกของเศรษฐกิจทั้งหมดของประเภทเหล่านี้ของการประยุกต์เทคโนโลยีชีวภาพจะถูกเรียกว่าเป็น "Bioeconomy".
ในสาขาเภสัชกรรม, เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่พบการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ เช่นการค้นพบและการผลิตยาเสพติด, pharmacogenomics, และการทดสอบทางพันธุกรรม (หรือการคัดกรองทางพันธุกรรม).
Pharmacogenomics (การรวมกันของเภสัชวิทยาและพันธุกรรม) เป็นเทคโนโลยีที่วิเคราะห์ว่าสิ่งที่ได้จากพันธุกรรมมีผลต่อการตอบสนงขอแต่ละบุคคลเป็นอย่างไร. มันเกี่ยวข้องกับอิทธิพลของการแปรเปลี่ยนทางพันธุกรรมที่มีต่อการตอบสนองของยาในผู้ป่วยโดยการเทียบเคียงการแสดงออกของยีน (อังกฤษ:gene expression) หรือความหลากหลายแบบ nucleotide เดียว (อังกฤษ:single-nucleotide polymorphism) กับประสิทธิภาพหรือความเป็นพิษของยา. โดยการทำเช่นนั้น, pharmacogenomics มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการที่มีเหตุผลในการเพิ่มประสิทธิภาพการรักษาด้วยยา, ที่ขึ้นกับขนืดของพันธุกรรมของผู้ป่วย,เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับประสิทธิภาพสูงสุดด้วยผลกระทบในทางตรงกันข้ามที่น้อยที่สุด. วิธีการดังกล่าวสัญญาว่าจะให้การถือกำเนิดของ "ยาส่วนบุคคล"; ที่ยาทั้งหลายและยาผสมได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมกับพันธุกรรมที่ไม่ซ้ำกันของแต่ละบุคคล.
เทคโนโลยีชีวภาพมีส่วนร่วมในการค้นพบและการผลิตของยาโมเลกุลขนาดเล็กแบบดั้งเดิมเช่นเดียวกับยาที่เป็นผลิตภัณฑ์ของเทคโนโลยีชีวภาพ - ชีวเภสัช (อังกฤษ:biopharmaceutics). เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่สามารถนำมาใช้ในการผลิตยาที่มีอยู่ค่อนข้างง่ายและราคาถูก. ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกถูกออกแบบมาเพื่อรักษาโรคของมนุษย์. เพื่อยกหนึ่งตัวอย่าง, ในปี 1978 Genentech ได้พัฒนาอินซูลิน humanized สังเคราะห์โดยการเชื่อมยีนของมันกับเวกเตอร์พลาสมิด (อังกฤษ:plasmid vector) ที่ถูกใส่เข้าไปในแบคทีเรีย "Escherichia coli". อินซูลิน, ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการรักษาโรคเบาหวาน, ได้รับการสกัดก่อนหน้านี้จากตับอ่อนของสัตว์ในโรงฆ่าสัตว์ (วัวและ/หรือหมู). แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมที่เกิดขึ้นจะช่วยในการผลิตปริมาณมหาศาลของอินซูลินสังเคราะห์เพื่อมนุษย์ที่ค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างต่ำ. เทคโนโลยีชีวภาพนอกจากนี้ยังช่วยในการรักษาที่เกิดขึ้นใหม่เช่นการรักษาด้วยยีน (อังกฤษ:gene therapy). การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพกับวิทยาศาสตร์พื้นฐาน (เช่นผ่านทางโครงการจีโนมมนุษย์) ยังได้ปรับปรุงอย่างมากในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับชีววิทยาและเนื่องจากความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของเราเกี่ยวกับชีววิทยาปกติและของโรคได้เพิ่มขึ้น, ความสามารถของเราในการพัฒนายาใหม่ในการรักษาโรคที่รักษาไม่หายไปก่อนหน้านี้ได้เพิ่มขึ้นเช่นกัน
การทดสอบทางพันธุกรรมช่วยในการวินิจฉัยทางพันธุกรรมของความไวต่อโรคทางกรรมพันธุ์, และยังสามารถใช้ในการกำหนดผู้เป็นบิดามารดาของเด็ก (แม่และพ่อทางพันธุกรรม) หรือโดยทั่วไปบรรพบุรุษของบุคคลนั้น. นอกเหนือจากการศึกษาโครโมโซมในระดับของยีนแต่ละบุคคล, การทดสอบทางพันธุกรรมในความหมายที่กว้างขึ้นจะรวมถึงการทดสอบทางชีวเคมีสำหรับการปรากฏตัวที่เป็นไปได้ของโรคทางพันธุกรรม, หรือรูปแบบการกลายพันธุ์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการพัฒนาความผิดปกติทางพันธุกรรม. การทดสอบทางพันธุกรรมจะระบุการเปลี่ยนแปลงในโครโมโซม, ยีน, หรือโปรตีน. หลายครั้ง, การทดสอบจะใช้เพื่อหาการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติได้รับการถ่ายทอดมา. ผลของการทดสอบทางพันธุกรรมสามารถยืนยันหรือตัดทิ้งสภาพทางพันธุกรรมที่น่าสงสัยหรือช่วยในการกำหนดโอกาสของบุคคลในการพัฒนาหรือการหลุดพ้นความผิดปกติทางพันธุกรรม. ณ ปี 2011, หลายร้อยการทดสอบทางพันธุกรรมได้ถูกนำมาใช้. เนื่องจากการทดสอบทางพันธุกรรมอาจจะเปิดปัญหาด้านจริยธรรมหรือด้านจิตวิทยา, การทดสอบทางพันธุกรรมมักจะมาพร้อมการให้คำปรึกษาทางพันธุกรรม.
พืชดัดแปลงพันธุกรรม (อังกฤษ:Genetically modified crops) หรือ "พืชจีเอ็ม" หรือ "พืชเทคโนโลยีชีวภาพ" เป็นพืชที่ใช้ในการเกษตร, ดีเอ็นเอของมันได้รับการแก้ไขโดยใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรม. ในกรณีส่วนใหญ่จุดมุ่งหมายคือเพื่อแนะนำลักษณะทางชีวภาพใหม่ให้กับพืชที่ไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสปีชีส์.
ตัวอย่างในพืชอาหารรวมถึงความต้านทานต่อแมลงศัตรูพืชบางอย่าง, โรค, สภาพแวดล้อมที่เครียด, ความต้านทานต่อการบำบัดทางเคมี (เช่นความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช), การลดลงของการเน่าเสีย, หรือการปรับปรุงในรายละเอียดของสารอาหารของพืช. หลายตัวอย่างในพืชที่ไม่ใช่อาหารรวมถึงการผลิตของตัวแทนยา (อังกฤษ:pharmaceutical agent), เชื้อเพลิงชีวภาพ, และสินค้าอื่น ๆ ที่มีประโยชน์ต่อวงการอุตสาหกรรม, เช่นเดียวกับการบำบัดทางชีวภาพ (อังกฤษ:bioremediation).
เกษตรกรได้ใช้เทคโนโลยีจีเอ็มกันอย่างแพร่หลาย. ระหว่างปี 1996 ถึง 2011, พื้นที่ผิวทั้งหมดของที่ดินที่ใช้ปลูกพืชจีเอ็มได้เพิ่มขึ้นจาก 17,000 ตารางกิโลเมตร (4,200,000 เอเคอร์) เป็น 1,600,000 ตารางกิโลเมตร (395,000,000 เอเคอร์). 10% ของพื้นที่เพาะปลูกของโลกถูกนำมาปลูกพืชจีเอ็มในปี 2010. ณ ปี 2011, พืชดัดแปรพันธุกรรมที่แตกต่างกัน 11 ชนิดได้รับการปลูกในเชิงพาณิชย์บน 395 ล้านเอเคอร์ (160 ล้านเฮคตาร์) ใน 29 ประเทศเช่นสหรัฐอเมริกา, บราซิล, อาร์เจนตินา, อินเดีย, แคนาดา, จีน, ปารากวัย, ปากีสถาน, แอฟริกาใต้, อุรุกวัย, โบลิเวีย, ออสเตรเลีย, ฟิลิปปินส์, พม่า, บูร์กินาฟาโซ, เม็กซิโกและสเปน.
อาหารดัดแปลงพันธุกรรมเป็นอาหารที่ผลิตจากสิ่งมีชีวิตที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเจาะจงในดีเอ็นเอของพวกมันโดยใช้วิธีการทางพันธุวิศวกรรม. เทคนิคเหล่านี้ได้ยอมให้มีการเปลี่ยนแปลงลักษณะของพืชแบบใหม่เช่นเดียวกับการควบคุมที่มากขึ้นกว่าโครงสร้างทางพันธุกรรมของอาหารมากกว่าโดยวิธีการก่อนหน้านี้เช่นการคัดเลือกพันธุ์และการปรับปรุงพันธุ์แบบกลายพันธุ์ (อังกฤษ:mutation breeding). การขายเชิงพาณิชย์ของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมเริ่มต้นขึ้นในปี 1994, เมื่อ Calgene วางตลาดมะเขือเทศสุกช้าชื่อ Flavr Savr ครั้งแรกของบริษัท. จนถึงวันนี้ การดัดแปลงพันธุกรรมของอาหารส่วนมากได้เน้นเป็นหลักในการปลูกพืชเงินสด (อังกฤษ:cash crop) ในความต้องการสูงโดยเกษตรกรเช่นถั่วเหลืองแปลงพันธุกรรม, ข้าวโพดแปลงพันธุกรรม, คาโนลา, และน้ำมันเมล็ดฝ้าย. เหล่านี้ได้รับการวิศวกรรมให้มีความต้านทานต่อเชื้อโรคและสารเคมีกำจัดวัชพืชและมีรูปแบบของสารอาหารที่ดีกว่า. ปศุสัตว์จีเอ็มยังได้รับการพัฒนาเชิงทดลอง, แม้ว่า ณ เดือนพฤศจิกายน 2013 ยังไม่มีอยู่ในตลาดขณะนั้น.
มีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ในวงกว้างว่าอาหารในตลาดที่ได้มาจากพืชจีเอ็มโอไม่มีความเสี่ยงมากต่อสุขภาพของมนุษย์กว่าอาหารธรรมดา. พืชจีเอ็มยังให้ประโยชน์ทางนิเวศวิทยาอีกด้วย, หากไม่ใช้มากเกินไป. อย่างไรก็ตามฝ่ายตรงข้ามได้คัดค้านพืชจีเอ็มในหลายเหตุผล, รวมทั้งความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม, ว่าอาหารที่ผลิตจากพืชจีเอ็มจะมีความปลอดภัยหรือไม่, ว่าพืชจีเอ็มมีความจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการอาหารของโลกหรือไม่, และความกังวลทางเศรษฐกิจที่เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าสื่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ภายใต้กฎหมายทรัพย์สินทางปัญญา.
เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม (ที่รู้จักกันส่วนใหญ่ในยุโรปเป็นเทคโนโลยีชีวภาพสีขาว) เป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการอุตสาหกรรม, รวมถึงอุตสาหกรรมการหมัก. มันจะรวมถึงการปฏิบัติในการใช้เซลล์เช่นจุลินทรีย์, หรือส่วนประกอบของเซลล์เช่นเอนไซม์, เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ในภาคอุตสาหกรรมเช่นสารเคมี, อาหารและอาหารสัตว์, ผงซักฟอก, กระดาษและเยื่อกระดาษ, สิ่งทอและเชื้อเพลิงชีวภาพ. ในการทำเช่นนั้น, เทคโนโลยีชีวภาพใช้วัตถุดิบหมุนเวียนและอาจช่วยลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจกและย้ายออกจากเศรษฐกิจที่มีฐานมาจากปิโตรเคมี.
บทความหลัก: การกำกับดูแลพันธุวิศวกรรมและการกำกับดูแลการเปิดตัวของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม
การกำกับดูแลพันธุวิศวกรรมเกี่ยวข้องกับวิธีการดำเนินการของรัฐบาลในการประเมินและจัดการความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม, และการพัฒนาและการเปิดตัวของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (จีเอ็มโอ), รวมทั้งพืชดัดแปลงพันธุกรรมและปลาดัดแปลงพันธุกรรม. มีความแตกต่างหลายอย่างในการกำกับดูแล GMOs ระหว่างประเทศด้วยกัน, โดยมีบางส่วนของความแตกต่างที่ชัดเจนมากที่สุดเกิดขึ้นระหว่างสหรัฐอเมริกาและยุโรป. การกำกับดูแลแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากพันธุวิศวกรรม. ยกตัวอย่างเช่น, พืชไม่ได้มีไว้สำหรับเป็นอาหารโดยทั่วไปจะไม่ถูกตรวจสอบโดยหน่วยงานที่รับผิดชอบสำหรับความปลอดภัยของอาหาร. สหภาพยุโรปใหความแตกต่างระหว่างการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกในสหภาพยุโรปกับการอนุมัติสำหรับการนำเข้าและการประมวล. ขณะที่มีเพียงไม่กี่ GMOs เท่านั้นที่ได้รับการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกในสหภาพยุโรป, แต่มี GMOs จำนวนมากได้รับการอนุมัติให้ทำการนำเข้าและการประมวล. การเพาะปลูก GMOs ได้สะกิดการอภิปรายเกี่ยวกับการอยู่ร่วมกันของพืชจีเอ็มและ nonGM. ขึ้นอยู่กับการกำกับดูแลการอยู่ร่วมกัน, แรงจูงใจทั้งหลายสำหรับการเพาะปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมมันแตกต่างกัน.
ในปี 1988, หลังจากการกระตุ้นจากรัฐสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกา, สถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ทั่วไป (สถาบันสุขภาพแห่งชาติ) (NIGMS) ก่อตั้งกลไกการระดมทุนสำหรับการฝึกอบรมด้านเทคโนโลยีชีวภาพ. หลายมหาวิทยาลัยทั่วประเทศแข่งขันกันเพื่อเงินทุนเหล่านี้ในการสร้างโปรแกรมการฝึกอบรมเทคโนโลยีชีวภาพ (BTPs). แต่ละใบสมัครที่ประสบความสำเร็จจะได้รับเงินสนับสนุนโดยทั่วไปเป็นเวลาห้าปีหลังจากนั้นจะต้องได้รับการต่ออายุที่สามารถแข่งขันได้. นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาก็สามารถแข่งขันได้เพื่อการยอมรับเป็น BTP; ถ้าได้รับการยอมรับ, ค่าจ้าง, ค่าเล่าเรียนและการสนับสนุนการประกันสุขภาพจะมีให้เป็นเวลาสองหรือสามปีในระหว่างงานวิทยานิพนธ์หลักสูตรปริญญาเอกของพวกเขา. สิบเก้าสถาบันเสนอ BTPs ที่สนับสนุนโดย NIGMS. การฝึกอบรมเทคโนโลยีชีวภาพยังมีการเสนอให้ในระดับปริญญาตรีและในวิทยาลัยชุมชนอีกด้วย.