เทคโนโลยีชีวภาพ

Question: ชีววิทยา คิดค้นครั้งแรกเมื่อใด ?



เทคโนโลยีชีวภาพ (English: Biotechnology) คือ การใช้ระบบและสิ่งที่มีชีวิตเพื่อพัฒนาหรือสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์, หรือ "การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใดๆ ที่ใช้ระบบชีวภาพ, สิ่งที่มีชีวิตหรืออนุพันธ์ของสิ่งที่มีชีวิตนั้น, เพื่อสร้างหรือปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการสำหรับการใช้งานเฉพาะอย่าง" (อนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยความหลากหลายทางชีวภาพ, ศิลปะ. 2) [1]. ขึ้นอยู่กับเครื่องมือและการประยุกต์ใช้งาน, มันมักจะคาบเกี่ยวกับสาขา (ที่เกี่ยวข้องกับ) วิศวกรรมชีวภาพและวิศวกรรมชีวการแพทย์.
เป็นพัน ๆ ปีมาแล้วที่มนุษย์ได้ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการเกษตร, การผลิตอาหาร, และการทำยารักษาโรค[2]. คำนี้ส่วนใหญ่เชื่อว่าจะถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1919 โดยวิศวกรฮังการี Károly Ereky. ในช่วงปลายทศวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21, เทคโนโลยีชีวภาพได้ขยายไปรวมถึงวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ และหลากหลายเช่น genomics, เทคโนโลยียีน recombinant, ภูมิคุ้มกันประยุกต์ (English: applied immunology), และการพัฒนาวิธีการรักษาและการตรวจวินิจฉัยทางเภสัชกรรม[2]"
แนวคิดกว้างของ "เทคโนชีวภาพ" หรือ "เทคโนโลยีชีวภาพ" ครอบคลุมหลากหลายของวิธีการสำหรับการปรับเปลี่ยนสิ่งที่มีชีวิตตามวัตถุประสงค์ของมนุษย์, การกลับไปที่การเพาะพันธ์ (English: domestication) สัตว์, การเพาะปลูกของพืช, และ "การปรับปรุง" พวกเหล่านี้ผ่านโปรแกรมการปรับปรุงพันธุ์ที่ใช้ตัวเลือกประดิษฐ์ (English: artificial selection) และการผสมข้ามพันธุ์. การใช้งานที่ทันสมัยยังรวมถึงพันธุวิศวกรรมเช่นเดียวกับเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อ. สมาคมเคมีอเมริกันกำหนดเทคโนโลยีชีวภาพเป็นการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต, ระบบ, หรือกระบวนการทางชีวภาพโดยอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อการเรียนรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของชีวิตและการปรับปรุงมูลค่าของวัสดุและสิ่งมีชีวิตเช่นยา, พืช, และปศุสัตว์[3]. เทคโนโลยีชีวภาพยังเขียนในทางชีววิทยาศาสตร์ล้วน ๆ (การเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์, ชีวเคมี, ชีววิทยาของเซลล์, ตัวอ่อน, พันธุศาสตร์, จุลชีววิทยา, และชีววิทยาโมเลกุล). ในหลายกรณีมันยังขึ้นอยู่กับความรู้และวิธีการจากภายนอกทรงกลมของชีววิทยาอีกด้วย ซึ่งรวมถึง:
ชีวะสารสนเทศ, สาขาใหม่ของวิทยาการคอมพิวเตอร์
วิศวกรรมกระบวนการชีวภาพ
ชีวะหุ่นยนต์
วิศวกรรมเคมี
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) [4][5][6].
ในทางตรงกันข้าม, ชีววิศวกรรมทั่วไปถูกมองว่าเป็นสาขาที่เน้นมากขึ้นสำหรับวิธีการระบบที่สูงขึ้น (ไม่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงหรือมีการใช้วัสดุชีวภาพ"โดยตรง") สำหรับการเชื่อมต่อกับสิ่งมีชีวิตและการใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิตนั้น. วิศวกรรมชีวภาพคือการประยุกต์ใช้หลักการของวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ธรรมชาติกับเนื้อเยื่อ, เซลล์และโมเลกุล. แบบนี้ถือได้ว่าเป็นการใช้ความรู้จากการทำงานกับชีววิทยาที่มีการจัดการเพื่อให้บรรลุผลที่สามารถปรับปรุงฟังก์ชันในพืชและสัตว์[7]. เกี่ยวเนื่องกัน, วิศวกรรมชีวการแพทย์เป็นสาขาที่ทับซ้อนกันสาขาหนึ่งที่มักจะดึงออกมาและประยุกต์ใช้"เทคโนโลยีชีวภาพ" (ตามคำนิยามที่หลากหลาย), โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาย่อยของชีวการแพทย์และ/หรือวิศวกรรมเคมีเช่นวิศวกรรมเนื้อเยื่อ, วิศวกรรมชีวเวชภัณฑ์, และพันธุวิศวกรรม.
ประวัติ

บทความหลัก: ประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีชีวภาพ
แม้ว่าจะไม่ปกติในสิ่งแรกที่อยู่ในใจ, หลายรูปแบบการเกษตรแบบมนุษย์สร้างมาจะฟิตพอดีอย่างชัดเจนกับความหมายในวงกว้างของ "การใช้ระบบเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์". อันที่จริงการเพาะปลูกพืชอาจถูกมองว่าเป็นองค์กรเทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุด.
การเกษตรได้รับการตั้งให้เป็นทฤษฎีให้กลายเป็นวิธีการที่โดดเด่นของการผลิตอาหารตั้งแต่ยุคปฏิวัติ Neolithic Revolution. ผ่านเทคโนโลยีชีวภาพในช่วงต้น, เกษตรกรที่เก่าแก่ที่สุดได้เลือกและเพาะพันธุ์พืชที่เหมาะสมที่ดีที่สุด, ที่มีอัตราผลตอบแทนที่สูงที่สุด, ที่ผลิตอาหารเพียงพอที่จะรองรับประชากรที่เพิ่มขึ้น. เมื่อพืชและท้องไร่ท้องนามีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ และยากที่จะบำรุงรักษา, มันก็พบว่าสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ และผลพลอยได้ของมันอาจสามารถเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพ, คืนค่าไนโตรเจน, และควบคุมศัตรูพืชได้. ตลอดประวัติศาสตร์ของการเกษตร, เกษตรกรมีการเปลี่ยนแปลงโดยไม่ได้ตั้งใจในพันธุกรรมของพืชของพวกเขาผ่านการปลูกในสภาพแวดล้อมใหม่และการเพาะพันธุ์พวกมันด้วยพืชอื่น ๆ - หนึ่งในรูปแบบแรก ๆ ของเทคโนโลยีชีวภาพ.
กระบวนการเหล่านี้ยังถูกรวมอยู่ในการหมักในช่วงต้นของเบียร์[8]. กระบวนการเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในเมโสโปเตเมีย, อียิปต์, จีนและอินเดียในช่วงต้น, และยังคงใช้วิธีการพื้นฐานเดียวกันทางชีววิทยา. ในการต้มกลั่น, ธัญพืชที่ทำด้วยข้าวมอลท์ (ที่มีเอนไซม์) จะแปลงแป้งจากธัญพืชให้เป็นน้ำตาลแล้วเพิ่มยีสต์บางอย่างเพื่อผลิตเบียร์. ในขั้นตอนนี้คาร์โบไฮเดรตในเมล็ดธัญพืชจะแตกตัวออกเป็นแอลกอฮอล์เช่นเอทานอล. ต่อมาวัฒนธรรมอื่น ๆ ได้ผลิตกระบวนการของการหมักกรดแลคติกที่ทำให้เกิดการหมักและการถนอมรักษารูปแบบอื่น ๆ ของอาหาร, เช่นซอสถั่วเหลือง. การหมักยังถูกนำมาใช้ในช่วงเวลานี้อีกด้วยในการผลิตขนมปังมีเชื้อทำให้ฟู. แม้ว่ากระบวนการของการหมักยังไม่ได้เข้าใจอย่างเต็มที่จนกว่างานของหลุยส์ปาสเตอร์ใน 1857, มันก็ยังคงเป็นครั้งแรกที่ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการแปลงแหล่งอาหารให้เป็นอีกรูปแบบหนึ่ง.
เป็นเวลาหลายพันปีที่มนุษย์ได้ใช้การคัดเลือกพันธุ์เพื่อปรับปรุงการผลิตพืชผลและปศุสัตว์เพื่อใช้พวกมันเป็นอาหาร. ในการคัดเลือกพันธุ์, สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะที่พึงประสงค์จะผสมพันธฺ์กันเพื่อผลิตลูกหลานที่มีลักษณะเดียวกัน. ตัวอย่างเช่นเทคนิคนี้ถูกนำมาใช้กับข้าวโพดในการผลิตข้าวโพดฝักใหญ่ที่สุดและมีรสหวานที่สุด[9].
นักวิทยาศาสตร์ในต้นศตวรรษที่ยี่สิบได้เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับจุลชีววิทยาและได้สำรวจวิธีการในการผลิตผลิตภัณฑ์เฉพาะอย่าง. ในปี 1917, ไคม์ Weizmann เป็นครั้งแรกที่ใช้วัฒนธรรมทางจุลชีววิทยาล้วน ๆ ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม, ที่ผลิตแป้งข้าวโพดโดยใช้ Clostridium acetobutylicum, เพื่อผลิตอะซีโตน, ซึ่งสหราชอาณาจักรมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการผลิตวัตถุระเบิดในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง[10].
นอกจากนี้เทคโนโลยีชีวภาพยังได้นำไปสู่การพัฒนายาปฏิชีวนะอีกด้วย. ในปี 1928, Alexander Fleming ค้นพบเชื้อรา Penicillium. ผลงานของเขานำไปสู่การทำให้บริสุทธิ์ของสารปฏิชีวนะที่เกิดขึ้นสร้างรูปจากแม่พิมพ์โดยโฮเวิร์ด Florey, Ernst Boris Chain และนอร์แมน ฮีทลีย์ - เพื่อสร้างรูปแบบสิ่งที่วันนี้เรารู้ว่าเป็นยาเพนนิซิลิน. ในปี 1940, เพนนิซิลินได้พร้อมใช้ทางการแพทย์ในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียในมนุษย์[9].
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[11]. อนันดา Chakrabarty เกิดในอินเดีย, ทำงานให้กับบริษัท General Electric, ได้ดัดแปลงแบคทีเรีย (ของสกุล Pseudomonas) ให้มีความสามารถในการที่จะแตกตัวน้ำมันดิบ, ซึ่งเขาเสนอให้ใช้ในการบำบัดน้ำมันรั่วไหล. (งานของ Chakrabarty ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการยักย้ายถ่ายเทยีน แต่เป็นการโอนอวัยวะเซลล์ทั้งหมดระหว่างสายพันธุ์ของเชื้อแบคทีเรีย Pseudomonas.
รายได้ในอุตสาหกรรมคาดว่าจะขยายตัว 12.9% ในปี 2008. อีกปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อความสำเร็จของภาคเทคโนโลยีชีวภาพคือการปรับปรุงกฎหมายด้านสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาและการบังคับใช้กฎหมายทั่วโลก, เช่นเดียวกับการทำอุปสงค์ด้านผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และยาให้แข็งแกร่งเพื่อรับมือกับการแก่ชราและการเจ็บป่วยของประชากรสหรัฐ[12].
อุปสงค์ที่เพิ่มขึ้นสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพคาดว่าจะเป็นข่าวดีสำหรับภาคเทคโนโลยีชีวภาพ, กับการประเมินของกระทรวงพลังงานของการใช้เอทานอลอาจช่วยลดการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงที่สกัดจากปิโตรเลียมลงได้ถึง 30% ภายในปี 2030. ภาคเทคโนโลยีชีวภาพได้ยอมให้อุตสาหกรรมการเกษตรของสหรัฐได้เพิ่มอุปทานอย่างรวดเร็วของข้าวโพดและถั่วเหลือง-เนื่องจากเป็นที่ปัจจัยการผลิตหลักของเชื้อเพลิงชีวภาพ-โดยการพัฒนาเมล็ดพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมที่มีความทนทานต่อศัตรูพืชและภัยแล้ง. โดยการเพิ่มกำลังการผลิตในฟาร์ม, เทคโนโลยีชีวภาพมีบทบาทสำคัญในการสร้างความมั่นใจว่าเป้าหมายการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจะประสบความสำเร็จ
การประยุกต์ใช้งาน

เทคโนโลยีชีวภาพมีการประยุกต์ใช้งานในสี่พื้นที่อุตสาหกรรมที่สำคัญ, ได้แก่การดูแลสุขภาพ (การแพทย์), การผลิตพืชและการเกษตร, การใช้พืชและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ไม่ใช่อาหาร (เช่นพลาสติกย่อยสลายแบบชีวภาพ, น้ำมันพืช, เชื้อเพลิงชีวภาพ), และการใช้งานด้านสิ่งแวดล้อม.
ตัวอย่างเช่น, การประยุกต์ใช้แบบหนึ่งของเทคโนโลยีชีวภาพคือการใช้ควบคุมสิ่งมีชีวิตเพื่อผลิตสินค้าเกษตรอินทรีย์ (เช่นเบียร์และผลิตภัณฑ์นม). อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้เชื้อแบคทีเรียที่ปรากฏตามธรรมชาติโดยอุตสาหกรรมเหมืองแร่ในการชะล้างด้วยวิธีชีวภาพ (English: bioleaching). เทคโนโลยีชีวภาพนอกจากนี้ยังใช้ในการรีไซเคิล, การบำบัดของเสีย, การทำความสะอาดสถานที่ปนเปื้อนจากกิจกรรมอุตสาหกรรม (bioremediation) และการผลิตอาวุธชีวภาพอีกด้วย.
ชุดของสาขาที่ได้รับการระบุว่าสาขาของเทคโนโลยีชีวภาพ; ตัวอย่างเช่น:
ชีวสารสนเทศ (English: Bioinformatics) เป็นสาขาสหวิทยาการที่กล่าวถึงปัญหาทางชีวภาพโดยใช้เทคนิคคอมพิวเตอร์, และทำให้องค์กรมีความรวดเร็วเช่นเดียวกับการวิเคราะห์ข้อมูลทางชีวภาพที่เป็นไปได้. สาขานี้อาจหมายถึง"ชีววิทยาคอมพิวเตอร์", และสามารถนิยามว่าเป็น "ชีววิทยาแบบแนวความคิดในแง่ของโมเลกุลแล้วประยุกต์เทคนิคด้านสารสนเทศเพื่อทำความเข้าใจและจัดระเบียบข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลเหล่านี้ในขนาดที่ใหญ่"[13].
ชีวสารสนเทศมีบทบาทสำคัญในด้านต่าง ๆ,เช่นพันธุกรรมฟังก์ชัน (English: functional genomics), พันธุกรรมโครงสร้าง (English: structural genomics), และพันธุกรรมโปรตีน (English: proteomics), และชีวสารสนเทศยังเป็นตัวสร้างรูปแบบขององค์ประกอบสำคัญในภาคเทคโนโลยีชีวภาพและภาคเภสัชกรรมอีกด้วย.
เทคโนโลยีชีวภาพสีฟ้า เป็นคำที่ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายการใช้งานทางทะเลและสัตว์น้ำของเทคโนโลยีชีวภาพ แต่การใช้งานจะค่อนข้างหายาก.
เทคโนโลยีชีวภาพสีเขียว เป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ประยุกต์กับกระบวนการทางการเกษตร. ตัวอย่างหนึ่งจะเป็นการเลือกและการเพาะพันธ์ของพืชโดยวิธีการกระจายแบบไมโคร (English: micropropagation). อีกตัวอย่างหนึ่งคือการออกแบบของพืชดัดแปรพันธุกรรม () เพื่อปลูกภายใต้สภาพแวดล้อมเฉพาะโดยการใช้ (หรือไม่ใช้) สารเคมี. ความหวังอย่างหนึ่งคือเทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวอาจผลิตโซลูชั่นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นกว่าอุตสาหกรรมเกษตรแบบดั้งเดิม. ตัวอย่างหนึ่งของเรื่องนี้ก็คือวิศวกรรมของพืชเพื่อแสดงยาฆ่าแมลง, ซึ่งจะสิ้นสุดความต้องการของแอพลิเคชันภายนอกของยาฆ่าแมลง. ตัวอย่างหนึ่งของวิศวกรรมนี้จะเป็นข้าวโพดแปลงพันธุกรรม (English: Transgenic maize หรือ Bt corn). ผลิตภัณฑ์ของเทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวเช่นนี้ในท้ายที่สุดแล้วจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหรือไม่เป็นหัวข้อของการอภิปรายที่น่าสนใจมาก.
เทคโนโลยีชีวภาพสีแดง จะประยุกต์เข้ากับกระบวนการทางการแพทย์. บางตัวอย่างก็คือการออกแบบของสิ่งมีชีวิตเพื่อผลิตยาปฏิชีวนะ, และการวิศวกรรมของการรักษาทางพันธุกรรมผ่านการยักย้ายถ่ายเททางพันธุกรรม (English: genetic manipulation).
เทคโนโลยีชีวภาพสีขาว,หรือที่เรียกว่าอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ, เป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ประยุกต์เข้ากับกระบวนการทางอุตสาหกรรม. ตัวอย่างหนึ่งคือการออกแบบของสิ่งมีชีวิตในการผลิตสารเคมีที่มีประโยชน์. อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาให้อุตสาหกรรมเพื่อผลิตสารเคมีที่มีค่าหรือเพื่อทำลายสารเคมีที่ก่อให้เกิดมลพิษ/อันตราย. เทคโนโลยีชีวภาพสีขาวมีแนวโน้มที่จะใช้พลังงานน้อยกว่ากระบวนการแบบดั้งเดิมที่ใช้ในการผลิตสินค้าอุตสาหกรรม  
การลงทุนและการส่งออกของเศรษฐกิจทั้งหมดของประเภทเหล่านี้ของการประยุกต์เทคโนโลยีชีวภาพจะถูกเรียกว่าเป็น "Bioeconomy".
ยา
ในสาขาเภสัชกรรม, เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่พบการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ เช่นการค้นพบและการผลิตยาเสพติด, pharmacogenomics, และการทดสอบทางพันธุกรรม (หรือการคัดกรองทางพันธุกรรม).

Pharmacogenomics (การรวมกันของเภสัชวิทยาและพันธุกรรม) เป็นเทคโนโลยีที่วิเคราะห์ว่าสิ่งที่ได้จากพันธุกรรมมีผลต่อการตอบสนงขอแต่ละบุคคลเป็นอย่างไร[14]. มันเกี่ยวข้องกับอิทธิพลของการแปรเปลี่ยนทางพันธุกรรมที่มีต่อการตอบสนองของยาในผู้ป่วยโดยการเทียบเคียงการแสดงออกของยีน (English: gene expression) หรือความหลากหลายแบบ nucleotide เดียว (English: single-nucleotide polymorphism) กับประสิทธิภาพหรือความเป็นพิษของยา[15]. โดยการทำเช่นนั้น, pharmacogenomics มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการที่มีเหตุผลในการเพิ่มประสิทธิภาพการรักษาด้วยยา, ที่ขึ้นกับขนืดของพันธุกรรมของผู้ป่วย,เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับประสิทธิภาพสูงสุดด้วยผลกระทบในทางตรงกันข้ามที่น้อยที่สุด[16]. วิธีการดังกล่าวสัญญาว่าจะให้การถือกำเนิดของ "ยาส่วนบุคคล"; ที่ยาทั้งหลายและยาผสมได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมกับพันธุกรรมที่ไม่ซ้ำกันของแต่ละบุคคล[17][18].

เทคโนโลยีชีวภาพมีส่วนร่วมในการค้นพบและการผลิตของยาโมเลกุลขนาดเล็กแบบดั้งเดิมเช่นเดียวกับยาที่เป็นผลิตภัณฑ์ของเทคโนโลยีชีวภาพ - ชีวเภสัช (English: biopharmaceutics). เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่สามารถนำมาใช้ในการผลิตยาที่มีอยู่ค่อนข้างง่ายและราคาถูก. ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกถูกออกแบบมาเพื่อรักษาโรคของมนุษย์. เพื่อยกหนึ่งตัวอย่าง, ในปี 1978 Genentech ได้พัฒนาอินซูลิน humanized สังเคราะห์โดยการเชื่อมยีนของมันกับเวกเตอร์พลาสมิด (English: plasmid vector) ที่ถูกใส่เข้าไปในแบคทีเรีย "Escherichia coli". อินซูลิน, ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการรักษาโรคเบาหวาน, ได้รับการสกัดก่อนหน้านี้จากตับอ่อนของสัตว์ในโรงฆ่าสัตว์ (วัวและ/หรือหมู). แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมที่เกิดขึ้นจะช่วยในการผลิตปริมาณมหาศาลของอินซูลินสังเคราะห์เพื่อมนุษย์ที่ค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างต่ำ[19][20]. เทคโนโลยีชีวภาพนอกจากนี้ยังช่วยในการรักษาที่เกิดขึ้นใหม่เช่นการรักษาด้วยยีน (English: gene therapy). การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพกับวิทยาศาสตร์พื้นฐาน (เช่นผ่านทางโครงการจีโนมมนุษย์) ยังได้ปรับปรุงอย่างมากในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับชีววิทยาและเนื่องจากความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของเราเกี่ยวกับชีววิทยาปกติและของโรคได้เพิ่มขึ้น, ความสามารถของเราในการพัฒนายาใหม่ในการรักษาโรคที่รักษาไม่หายไปก่อนหน้านี้ได้เพิ่มขึ้นเช่นกัน[20]
การทดสอบทางพันธุกรรมช่วยในการวินิจฉัยทางพันธุกรรมของความไวต่อโรคทางกรรมพันธุ์, และยังสามารถใช้ในการกำหนดผู้เป็นบิดามารดาของเด็ก (แม่และพ่อทางพันธุกรรม) หรือโดยทั่วไปบรรพบุรุษของบุคคลนั้น. นอกเหนือจากการศึกษาโครโมโซมในระดับของยีนแต่ละบุคคล, การทดสอบทางพันธุกรรมในความหมายที่กว้างขึ้นจะรวมถึงการทดสอบทางชีวเคมีสำหรับการปรากฏตัวที่เป็นไปได้ของโรคทางพันธุกรรม, หรือรูปแบบการกลายพันธุ์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการพัฒนาความผิดปกติทางพันธุกรรม. การทดสอบทางพันธุกรรมจะระบุการเปลี่ยนแปลงในโครโมโซม, ยีน, หรือโปรตีน[21]. หลายครั้ง, การทดสอบจะใช้เพื่อหาการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติได้รับการถ่ายทอดมา. ผลของการทดสอบทางพันธุกรรมสามารถยืนยันหรือตัดทิ้งสภาพทางพันธุกรรมที่น่าสงสัยหรือช่วยในการกำหนดโอกาสของบุคคลในการพัฒนาหรือการหลุดพ้นความผิดปกติทางพันธุกรรม. ณ ปี 2011, หลายร้อยการทดสอบทางพันธุกรรมได้ถูกนำมาใช้[22][23]. เนื่องจากการทดสอบทางพันธุกรรมอาจจะเปิดปัญหาด้านจริยธรรมหรือด้านจิตวิทยา, การทดสอบทางพันธุกรรมมักจะมาพร้อมการให้คำปรึกษาทางพันธุกรรม.
การเกษตร
พืชดัดแปลงพันธุกรรม (English: Genetically modified crops) หรือ "พืชจีเอ็ม" หรือ "พืชเทคโนโลยีชีวภาพ" เป็นพืชที่ใช้ในการเกษตร, ดีเอ็นเอของมันได้รับการแก้ไขโดยใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรม. ในกรณีส่วนใหญ่จุดมุ่งหมายคือเพื่อแนะนำลักษณะทางชีวภาพใหม่ให้กับพืชที่ไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสปีชีส์.
ตัวอย่างในพืชอาหารรวมถึงความต้านทานต่อแมลงศัตรูพืชบางอย่าง[24], โรค[25], สภาพแวดล้อมที่เครียด[26], ความต้านทานต่อการบำบัดทางเคมี (เช่นความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช[27]), การลดลงของการเน่าเสีย[28], หรือการปรับปรุงในรายละเอียดของสารอาหารของพืช[29]. หลายตัวอย่างในพืชที่ไม่ใช่อาหารรวมถึงการผลิตของตัวแทนยา (English: pharmaceutical agent) [30], เชื้อเพลิงชีวภาพ[31], และสินค้าอื่น ๆ ที่มีประโยชน์ต่อวงการอุตสาหกรรม[32], เช่นเดียวกับการบำบัดทางชีวภาพ (English: bioremediation) [33][34].
เกษตรกรได้ใช้เทคโนโลยีจีเอ็มกันอย่างแพร่หลาย. ระหว่างปี 1996 ถึง 2011, พื้นที่ผิวทั้งหมดของที่ดินที่ใช้ปลูกพืชจีเอ็มได้เพิ่มขึ้นจาก 17,000 ตารางกิโลเมตร (4,200,000 เอเคอร์) เป็น 1,600,000 ตารางกิโลเมตร (395,000,000 เอเคอร์) [35]. 10% ของพื้นที่เพาะปลูกของโลกถูกนำมาปลูกพืชจีเอ็มในปี 2010[35]. 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[35].
อาหารดัดแปลงพันธุกรรมเป็นอาหารที่ผลิตจากสิ่งมีชีวิตที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเจาะจงในดีเอ็นเอของพวกมันโดยใช้วิธีการทางพันธุวิศวกรรม. เทคนิคเหล่านี้ได้ยอมให้มีการเปลี่ยนแปลงลักษณะของพืชแบบใหม่เช่นเดียวกับการควบคุมที่มากขึ้นกว่าโครงสร้างทางพันธุกรรมของอาหารมากกว่าโดยวิธีการก่อนหน้านี้เช่นการคัดเลือกพันธุ์และการปรับปรุงพันธุ์แบบกลายพันธุ์ (English: mutation breeding) [36]. การขายเชิงพาณิชย์ของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมเริ่มต้นขึ้นในปี 1994, เมื่อ Calgene วางตลาดมะเขือเทศสุกช้าชื่อ Flavr Savr ครั้งแรกของบริษัท[37]. จนถึงวันนี้ การดัดแปลงพันธุกรรมของอาหารส่วนมากได้เน้นเป็นหลักในการปลูกพืชเงินสด (English: cash crop) ในความต้องการสูงโดยเกษตรกรเช่นถั่วเหลืองแปลงพันธุกรรม, ข้าวโพดแปลงพันธุกรรม, คาโนลา, และน้ำมันเมล็ดฝ้าย. เหล่านี้ได้รับการวิศวกรรมให้มีความต้านทานต่อเชื้อโรคและสารเคมีกำจัดวัชพืชและมีรูปแบบของสารอาหารที่ดีกว่า. ปศุสัตว์จีเอ็มยังได้รับการพัฒนาเชิงทดลอง, แม้ว่า ณ เดือนพฤศจิกายน 2013 ยังไม่มีอยู่ในตลาดขณะนั้น[38].
มีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ในวงกว้างว่าอาหารในตลาดที่ได้มาจากพืชจีเอ็มโอไม่มีความเสี่ยงมากต่อสุขภาพของมนุษย์กว่าอาหารธรรมดา[39][40][41][42][43]. พืชจีเอ็มยังให้ประโยชน์ทางนิเวศวิทยาอีกด้วย, หากไม่ใช้มากเกินไป[44]. อย่างไรก็ตามฝ่ายตรงข้ามได้คัดค้านพืชจีเอ็มในหลายเหตุผล, รวมทั้งความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม, ว่าอาหารที่ผลิตจากพืชจีเอ็มจะมีความปลอดภัยหรือไม่, ว่าพืชจีเอ็มมีความจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการอาหารของโลกหรือไม่, และความกังวลทางเศรษฐกิจที่เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าสื่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ภายใต้กฎหมายทรัพย์สินทางปัญญา.
เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม
เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม (ที่รู้จักกันส่วนใหญ่ในยุโรปเป็นเทคโนโลยีชีวภาพสีขาว) เป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการอุตสาหกรรม, รวมถึงอุตสาหกรรมการหมัก. มันจะรวมถึงการปฏิบัติในการใช้เซลล์เช่นจุลินทรีย์, หรือส่วนประกอบของเซลล์เช่นเอนไซม์, เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ในภาคอุตสาหกรรมเช่นสารเคมี, อาหารและอาหารสัตว์, ผงซักฟอก, กระดาษและเยื่อกระดาษ, สิ่งทอและเชื้อเพลิงชีวภาพ[45]. ในการทำเช่นนั้น, เทคโนโลยีชีวภาพใช้วัตถุดิบหมุนเวียนและอาจช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและย้ายออกจากเศรษฐกิจที่มีฐานมาจากปิโตรเคมี[46].
การกำกับดูแล
บทความหลัก: การกำกับดูแลพันธุวิศวกรรมและการกำกับดูแลการเปิดตัวของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม
การกำกับดูแลพันธุวิศวกรรมเกี่ยวข้องกับวิธีการดำเนินการของรัฐบาลในการประเมินและจัดการความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม, และการพัฒนาและการเปิดตัวของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (จีเอ็มโอ), รวมทั้งพืชดัดแปลงพันธุกรรมและปลาดัดแปลงพันธุกรรม. มีความแตกต่างหลายอย่างในการกำกับดูแล GMOs ระหว่างประเทศด้วยกัน, โดยมีบางส่วนของความแตกต่างที่ชัดเจนมากที่สุดเกิดขึ้นระหว่างสหรัฐอเมริกาและยุโรป[47]. การกำกับดูแลแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากพันธุวิศวกรรม. ยกตัวอย่างเช่น, พืชไม่ได้มีไว้สำหรับเป็นอาหารโดยทั่วไปจะไม่ถูกตรวจสอบโดยหน่วยงานที่รับผิดชอบสำหรับความปลอดภัยของอาหาร[48]. สหภาพยุโรปใหความแตกต่างระหว่างการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกในสหภาพยุโรปกับการอนุมัติสำหรับการนำเข้าและการประมวล. ขณะที่มีเพียงไม่กี่ GMOs เท่านั้นที่ได้รับการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกในสหภาพยุโรป, แต่มี GMOs จำนวนมากได้รับการอนุมัติให้ทำการนำเข้าและการประมวล[49]. การเพาะปลูก GMOs ได้สะกิดการอภิปรายเกี่ยวกับการอยู่ร่วมกันของพืชจีเอ็มและ nonGM. ขึ้นอยู่กับการกำกับดูแลการอยู่ร่วมกัน, แรงจูงใจทั้งหลายสำหรับการเพาะปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมมันแตกต่างกัน[50].
การเรียนรู้
ในปี 1988, หลังจากการกระตุ้นจากรัฐสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกา, สถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ทั่วไป (สถาบันสุขภาพแห่งชาติ) (NIGMS) ก่อตั้งกลไกการระดมทุนสำหรับการฝึกอบรมด้านเทคโนโลยีชีวภาพ. หลายมหาวิทยาลัยทั่วประเทศแข่งขันกันเพื่อเงินทุนเหล่านี้ในการสร้างโปรแกรมการฝึกอบรมเทคโนโลยีชีวภาพ (BTPs). แต่ละใบสมัครที่ประสบความสำเร็จจะได้รับเงินสนับสนุนโดยทั่วไปเป็นเวลาห้าปีหลังจากนั้นจะต้องได้รับการต่ออายุที่สามารถแข่งขันได้. นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาก็สามารถแข่งขันได้เพื่อการยอมรับเป็น BTP; ถ้าได้รับการยอมรับ, ค่าจ้าง, ค่าเล่าเรียนและการสนับสนุนการประกันสุขภาพจะมีให้เป็นเวลาสองหรือสามปีในระหว่างงานวิทยานิพนธ์หลักสูตรปริญญาเอกของพวกเขา. สิบเก้าสถาบันเสนอ BTPs ที่สนับสนุนโดย NIGMS[51]. การฝึกอบรมเทคโนโลยีชีวภาพยังมีการเสนอให้ในระดับปริญญาตรีและในวิทยาลัยชุมชนอีกด้วย.
ดูเพิ่ม
Bioculture
Bioeconomics (biophysical)
Biological engineering
Biomimetics
Bionic architecture
Biotechnology industrial park
Competitions and prizes in biotechnology
พันธุวิศวกรรม
Green Revolution
History of Biotechnology
List of biotechnology articles
List of biotechnology companies
List of emerging biotechnologies
Metabolic engineering
NASDAQ Biotechnology Index
Outline of biotechnology
Pharmaceutical chemistry
Pharmaceutical companies
SWORD-financing
Timeline of biotechnology
Virotherapy
ชีวเคมี
วิศวกรรมชีวภาพ
อณูชีววิทยา
วิศวกรรมเนื้อเยื่อ
อ้างอิง