زیست‌فناوری

واژهٔ زیست‌فناوری یا بیوتکنولوژی (به فرانسوی: Biotechnologie، بیوتکنولوژی)(به انگلیسی: Biotechnology، بایوتکنالوجی) نخستین بار در سال ۱۹۱۹ از سوی کارل ارکی (Karl Ereky) و گبل رفیعی‌ها (Gebel Rafieeha) به مفهوم استفاده از سیستم‌های زنده و ارگانیسم‌ها برای توسعه یا تولید محصولات یا هر گونه کاربرد فناورانه که از سیستم‌های زیستی، موجودات زنده یا مشتقات آن استفاده می‌کند تا محصولات یا فرآیندهای خاصی را ایجاد یا اصلاح کند. به‌طور کلی هر گونه کنش هوشمندانه بشر در آفرینش، بهبود و عرضه فراورده‌های گوناگون با استفاده از جانداران، به ویژه از طریق دستکاری آن‌ها در سطح مولکولی در حوزه این مهم‌ترین، پاک‌ترین و اقتصادی‌ترین فناوری شده حاضر، زیست‌فناوری، قرار می‌گیرد.
نام این دانش از این رو در ایران با نام «بیوتکنولوژی» شناخته می‌شود که این عمل تقریباً در تمام کشورهای جهان با همین نام شناخته می‌شود.
زیست فناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سال‌های اخیر است. این واژه را درست یا نادرست به مفهوم همه چیز برای مردم به کار می‌برند. بیوتکنولوژی را در یک تعریف کلی به‌کارگیری ریزاندامگان یا ارگانیسم یا فرایندهای زیستی در صنایع تولیدی یا خدماتی دانسته‌اند. تعریف ساده این پدیده نوین عبارت است از دانشی که کاربرد یکپارچه زیست‌شیمی، میکروب‌شناسی و فناوری‌های تولید را در سامانه‌های زیستی به دلیل استفاده‌ای که در سرشت بین رشته‌ای علوم دارند مطالعه می‌کنند. در تعریف دیگر بیوتکنولوژی را چنین تشریح کرده‌اند:
فنونی که از موجودات زنده برای ساخت یا تغییر محصولات، ارتقا کیفی گیاهان یا حیوانات و تغییر صفات میکروارگانیسم‌ها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کند. بیوتکنولوژی به لحاظ ویژگی‌های ذاتی خود دانشی بین رشته‌ای است. کاربرد این گونه دانش‌ها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید می‌انجامد و زمینه‌ها و روش‌شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل برهم‌کنش بخش‌های گوناگون زیست‌شناسی و مهندسی است. زیست‌فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه است و جزء دیگر سامانه یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند. (بنگرید کشت سوسپانسیون سلولی، کشت سلول)

پیدایش زیست‌فناوری

سابقه به‌کارگیری میکروارگانیسم‌ها برای تولید مواد خوراکی مانند سرکه، ماست و پنیر به بیش از ۸ هزار سال پیش برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسم‌ها در تولید الکل و سرکه در سده پیش زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جستجوی روشی بودند تا از ترش شدن شراب و آبجو هنگام جابه‌جایی آن‌ها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور درخواست کمک کردند. لویی پاستور پی برد که مخمرها در خلأ قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند تخمیر بی‌هوازی نام دارد؛ و نیز دریافت که ترشیدگی و آلودگی بر اثر فعالیت دسته باکتری اسید استیک که الکل را به سرکه تبدیل می‌کند روی می‌دهد.

کاربردهای زیست‌فناوری

کاربردهای سنتی زیست فناوری شامل به‌نژادی گیاهان و دام، تهیه نان، ماست و پنیر بوده‌است و پس از آن تولید پادزیست‌ها (آنتی‌بیوتیک‌ها)، انسولین انسانی و اینترفرون علوم آزمایشگاهی و هم‌اکنون با پیدایش فناوری DNA نوترکیب، دستکاری ژن‌ها و انتقال ژن از یک موجود زنده به دیگری یا به عبارت دیگر مهندسی ژنتیک، ظرفیت بهره‌گیری از این فناوری به گونه فزاینده‌ای افزایش یافته‌است.
در حال حاضر با توجه به افزایش بی‌رویه جمعیت و نیاز به تأمین مواد غذایی این جمعیت رو به تزاید، زیست فناوری کشاورزی مورد توجه ویژه‌است و محصولات تراریخته گوناگون پرمحصول و مقاوم کشاورزی مانند ذرت، برنج، سویا، گوجه فرنگی، گندم تولید و به‌کارگیری تکنیک‌های نوین زیست فناوری در افزایش تولید شیر و گوشت دام مؤثر واقع شده‌اند.
تراریزش برنج چندسالی است که در ایران آغاز شده‌است ولی به دلیل سرسخت بودن برنج به تراریزش که خود از دشوار بودن کشت‌بافت آن ناشی می‌شود، این رویکرد متوقف شده‌است و به بسیاری از ارقام برنج بومی ایرانی تعمیم نیافته‌است. اگرچه تلاش‌های اندکی به منظور کشت‌بافت برخی از ارقام برنج بومی ایرانی صورت پذیرفته‌است، این مهم مستلزم تلاش بیشتر محققین در این زمینه می‌باشد.
تأمین سلامت و بهداشت جمعیت بیش از شش میلیارد ساکنان کره زمین از طریق تولید داروهای نوترکیب و واکسن‌ها، دستیابی به روش‌های درمان کم‌هزینه بیماری‌ها و یافتن درمان بیماری‌های بدون درمان و تشخیص سریع‌تر و مؤثرتر بیماری‌های گوناگون از جمله بیماری‌های ژنتیکی از وظایف زیست‌فناوری پزشکی است.
همچنین رویکرد جدید به محیط زیست در قرن حاضر و در نظر گرفتن آن به عنوان یک جزء از سرمایه ملی کشورها و لزوم حفظ آن با به‌کارگیری بیوتکنولوژی از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر در سده حاضر است. حذف مؤثر آلاینده‌های محیطی خطرناک از محیط زیست با استفاده از میکروارگانیسم‌های پالایشگر آلودگی و استفاده از فنون نگهداری ذخایر ژنتیکی کشور از جمله کاربردهای زیست فناوری در زمینه محیط زیست است. کاربردهای بیوتکنولوژی در صنعت که به تولید محصولات با صرف هزینه و انرژی کمتر، ضایعات اندک می‌انجامد و از همه مهم‌تر، کمترین اثر سوء بر محیط زیست را برجا می‌گذارد، باعث شد که از این فناوری به عنوان یکی از پاکترین بخش‌های صنعت یاد شود. بیوتکنولوژی همچنین تولید محصولاتی که قبلاً از روش‌های دیگر امکان تولید آن وجود نداشته یا بسیار سخت و دشوار بوده‌است، ممکن ساخته‌است.

کاربرد زیست‌فناوری در صنعت نساجی

کاربرد بیوتکنولوژی در مهندسی نساجی، از حدود ۱۰۰ سال قبل، با به‌کارگیری آنزیم‌های آمیلاز استخراج شده از مالت برای زدودن آهارهای نشاسته‌ای آغاز شد. امروزه با پیشرفت بیوتکنولوژی، راه‌حل‌های کم هزینه و مؤثر فزاینده‌ای در فرایندهای نساجی به وجود آمده‌است. با پیشرفت‌های صنعت نساجی، کاهش هزینه در تولید انبوه ضروری به نظر می‌رسد. بیوتکنولوژی می‌تواند در هر مرحله از تولید و فرایندهای تکمیلی آن، از مواد اولیه الیاف تا مرحله تصفیهٔ پساب، باعث صرفه جویی در هزینه‌ها شود. این فناوری، علاوه بر کاهش هزینه، با کاهش مضرات زیست‌محیطی ناشی از شوینده‌ها و مواد شیمیایی، منجر به ایجاد صنعت دوست دار محیط زیست می‌گردد. از طریق بیوتکنولوژی و استفاده از مواد جایگزین با آثار جانبی کمتر به جای مواد شیمیایی رایج در صنعت نساجی، نه تنها مشکل آلودگی زیست‌محیطی حل می‌شود، بلکه کیفیت و پایداری عملیات نیز بهتر می‌گردد. البته کاربردهای عملی امروزی عمدتاً شامل به‌کارگیری آنزیم‌ها به ویژه آمیلازها در آهارگیری، سلولازها در زیست پرداخت کالاهای سلولزی و سنگ شویی کالاهای جین، پروتئازها در عمل آوری پشم و ابریشم و بالاخره آنزیم‌ها در شوینده‌ها می‌باشد. دورنمای استفاده از بیوتکنولوژی در سایر زمینه‌ها نیز مورد توجه پژوهشگران بوده و در حال پیشرفت است.

پیشینهٔ زیست‌فناوری در ایران

حدود ۳۰ سال از عمر این فناوری جدید می‌گذرد و ایران نیز سرمایه‌گذاری‌هایی را برای تربیت نیروی انسانی و ایجاد چند مرکز تحقیقاتی آغاز کرده‌است. مؤسسه تحقیقات واکسن و سرم‌سازی رازی و انستیتو پاستور از موسسات قدیمی ایران هستند که در زمینه تولید سرم و واکسن از زیست‌فناوری استفاده می‌کنند. اما اولین مرکز تخصصی بیوتکنولوژی دو دهه پیش در سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران شکل گرفت. بعد از آن مرکز ملی تحقیقات مهندسی ژنتیک و مؤسسات تحقیقاتی دیگر در بخش‌های مختلف به خصوص دانشگاه‌ها فعال‌تر شدند. در دههٔ ۷۰ گروهی از سوی وزارتخانه‌های علوم، جهاد کشاورزی و بهداشت و درمان به خارج اعزام شدند و با بازگشت این گروه، فعالیت‌های تحقیقاتی رونق گرفت. در سال ۱۳۷۹ گروه بیوتکنولوژی به درخواست متخصصان و به دستور محمد خاتمی، رئیس‌جمهور وقت، در وزارت علوم تشکیل شد و برنامهٔ ملی بیوتکنولوژی نتایج فعالیت این گروه است. به دنبال پیشرفت‌های حاصل شده و اقدامات شورای عالی زیست فناوری، شورای عالی انقلاب فرهنگی در اسفندماه ۱۳۹۰ سند تشکیل ستاد توسعه زیست فناوری را تصویب نمود و این ستاد ذیل معاونت علمی و فناوری رئیس‌جمهور تأسیس گردید.

مدرسه ملی زیست‌فناوری ایران

مدرسه ملی زیست‌فناوری ایران توسط انستیتو پاستور و با حمایت ستاد توسعه زیست‌فناوریِ معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری راه اندازی شده است. دبیر علمی برنامه دکتر داریوش نوروزیان و دبیر اجرایی آن دکتر مجید مسگرطهرانی است. هدف از برگزاری این مدرسه، افزایش مهارت‌آموزی و فن‌آموزی دانش‌آموختگان حوزه علوم زیست‌فناوری است.

تولیدات بیوتکنولوژی ایران

تولیدات بیوتکنولوژی ایران نیز عبارتند از: سرم و واکسن (بیشتر به روش بیوتکنولوژی سنتی)، کشت‌بافت گیاهی، کود و سموم بیولوژیک، فرآورده‌های میکروبی و کیت‌های تشخیصی، برخی از مواد دارویی مثل آنتی‌بیوتیک‌ها، هورمون‌ها و فاکتورهای پروتئینی که با روش‌های بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک تولید می‌شوند و در مراحل مختلف آزمایشگاهی تا تولید قرار دارند. مواد شیمیایی شامل الکل، اوره، استون و اسیداستیک نیز وجود دارند که تا حدودی در تولید آن‌ها از روش‌های بیوتکنولوژی استفاده می‌شود.

شرکت سیناژن

شرکت سیناژن که در سال ۱۳۷۳ گردیده و مطرح‌ترین داروی تولیدی این شرکت سینووکس، داروی مورد نیاز بیماران ام‌اس می‌باشد این محصول در کشور ایران به عنوان سومین تولیدکننده در دنیا به بازار عرضه شده این دارو که با همکاری انستیتو فراونهوفر آلمان تولید شده به کشورهای سوریه، ارمنستان، روسیه، آذربایجان و پاکستان صادر می‌شود و در حال گذراندن مقدمات صادرات به اروپاست.