آموزش حرفه ای فروش و بازاریابی | تکنیک های فروش
آموزش حرفه ای فروش و بازاریابی | تکنیک های فروش
آموزش حرفه ای فروش و بازاریابی | تکنیک های فروش
آموزش حرفه ای فروش و بازاریابی | تکنیک های فروشبیوتکنولوژی چیست ؟ همه چیز در مورد بیوتکنولوژی
گستردگی‌و تنوع کاربردهای بیوتکنولوژی، تعریف و توصیف آنرا کمی مشکل و نیز متنوع‌ساخته است.
برخی آنرا مترادف میکروبیولوژی صنعتی واستفاده از میکروارگانیسم‌ها می‌دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیک تعریف‌می‌کنند به‌همین دلیل در اینجا مختصراً اشاره‌ای به تعاریف متفاوت ازبیوتکنولوژی می‌کنیم که البته دارای وجوه اشتراک زیادی نیز هستند:(1)و (2)
• بیوتکنولوژی مجموعه‌ای از متون و روشها است که برای تولید، تغییر و اصلاح‌فراورده‌ها، به‌نژادی گیاهان و جانوران و تولید میکروارگانیسم‌ها برای‌کاربردهای ویژه، از ارگانیسم‌های زنده استفاده می‌کند.
• کاربرد روشهای علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به کمک عوامل بیولوژیک(میکروارگانیسم‌ها، یاخته‌های گیاهی و جانوری و آنزیمها) برای تولید کالاها وخدمات در کشاورزی، صنایع غذائی و دارویی و پزشکی
• مجموعه‌ای از فنون و روشها که در آن از ارگانیسم‌های زنده یا قسمتی از آنهادر فرایندهای تولید، تغییر و بهینه‌سازی گیاهان و جانوران استفاده می‌شود.
• کاربرد تکنیکهای مهندسی ژنتیک در تولید محصولات کشاورزی، صنعتی، درمانی وتشخیص باکیفیت بالاتر و قیمت ارزانتر و محصول بیشتر و کم خطرتر
• استفاده از سلول زنده یا توانائیهای سلولهای زنده یا اجزای آنها و فرآوری‌و انتقال آنها به‌صورت تولید در مقیاس انبوه
• بهره‌برداری تجاری از ارگانیسم‌ها یا اجزای آنها
• کاربرد روشهای مهندسی ژنتیک در تولید یا دستکاری میکروارگانیسم‌ها وارگانیسم‌ها
• علم رام‌کردن و استفاده از میکروارگانیسم‌ها در راستای منافع انسان
تعاریف بالا از بیوتکنولوژی هرکدام به‌تنهائی توصیف کاملی از بیوتکنولوژی‌نیست ولی با قدر مشترک گرفتن از آنها می‌توان به تعریف جامعی ازبیوتکنولوژی دست یافت.
براستی چرا چنین است؟ هرچند که با مرورزمان دانشمندان به مفاهیم مشترکی در مورد تعریف بیوتکنولوژی نزدیک شده‌انداما چرا هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه‌ای از بیوتکنولوژی ارائه می‌دهدکه درجای خود نیز می‌تواند صحیح باشد (نه الزاماً جامع).
علت این حقیقت را باید درماهیت بیوتکنولوژی‌جُست.
بیوتکنولوژی همانند زیست شناسی، ژنتیک یامهندسی بیوشیمی یک علم پایه یا کاربردی نیست که بتوان محدوده و قلمروآنرا بسادگی تعریف کرد. بیوتکنولوژی شامل حوزه‌ای مشترک از علوم مختلف است‌که در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم بایکدیگر بوجود آمده است. بیوتکنولوژی‌معادل زیست شناسی مولکولی، مهندسی ژنتیک، مهندسی شیمی یا هیچ یک از علوم‌سنتی و مدرن موجود نیست؛ بلکه پیوند میان این علوم در جهت تحقق بخشیدن‌به تولید بهینه یک محصول حیاتی (زیستی) یا انجام یک فرآیند زیستی بروشهای‌نوین و دقیق با کارآئی بسیار بالا می‌باشد.
بیوتکنولوژی را می‌توان به درختی شبیه کردکه ریشه‌های تناور آنرا علومی بعضاً با قدمت زیاد مانند زیست شناسی بویژه‌زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، میکروبیولوژی، بیوشیمی، ایمونولوژی، شیمی،مهندسی شیمی، مهندسی بیوشیمی، گیاه‌شناسی، جانورشناسی، داروسازی، کامپیوترو... تشکیل می‌دهند لیکن شاخه‌های این درخت که کم و بیش به تازگی روئیدن‌گرفته‌اند و هرلحظه با رشد خود شاخه‌های فرعی بیشتری را به‌وجود می‌آورند بسیارمتعدد و متنوع بوده که فهرست کردن کامل آنها در این نوشته را ناممکن‌می‌سازد.
تقسیم‌بندی بیوتکنولوژی به شاخه‌های مختلف‌نیز برحسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می‌کند و در رایجترین‌تقسیم‌بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتکنولوژی استفاده می‌کنند ونام شاخه‌ای از بیوتکنولوژی را بدین‌ترتیب وضع می‌کنند. مانند بیوتکنولوژی‌پزشکی که از تلاقی بیوتکنولوژی با علم پزشکی بوجود آمده است یابیوتکنولوژی کشاورزی که کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی را نشان می‌دهد. بدین‌ترتیب می‌توان از بیوتکنولوژی داروئیPharmaceuticalBiotechnology بیوتکنولوژی‌میکروبی، MicrobialBiotechnology، بیوتکنولوژی دریا MarineBiotech، بیوتکنولوژی قضائی یا پزشکی قانونی ForensicBiotech، بیوتکنولوژی محیطی EnvironmentalBiotech، بیوتکنولوژی غذائی foodand food stuffBiotech بیوانفورماتیک Bioinformatic، بیوتکنولوژی صنعتی Industrial، بیوتکنولوژی نفت ...... بیوتکنولوژی تشخیصی و ... نام برد.
این شاخه‌های متعدد در عمل همپوشانی‌ها وپیوندهای متقاطع زیادی دارند و باز بدلیل ماهیت همه‌جانبه بودن بیوتکنولوژی‌نمی‌توان در این مورد نیز به ضرس قاطع محدوده‌هائی را برای آنها تعیین‌نمود.
گستردگی کاربرد بیوتکنولوژی در قرن بیست ویکم بحدی است که، اقتصاد، بهداشت، درمان، محیط‌زیست، آموزش، کشاورزی،صنعت، تغذیه و سایر جنبه‌های زندگی بشر را تحت تأثیر شگرفت خود قرار خواهدداد. بهمین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست و یکم را قرن بیوتکنولوژی‌نامگذاری کرده‌اند.
تاریخچه
بیوتکنولوژی‌ریشه در تاریخ دارد و تکوین آن از سالهای بسیار دور آغاز شده تابحال ادامه‌یافته است.
درتقسیم‌بندی زمانی می‌توان سه‌دوره برای تکامل بیوتکنولوژی قائل شد.
1)دورة تاریخی که بشر با استفاده ناخودآگاه از فرآیندهای زیستی به تولیدمحصولات تخمیری مانند نان، مشروبات الکلی، لبنیات ترشیجات و سرکه و غیره‌می‌پرداخت. در شش هزار سال قبل از میلاد مسیح، سومریان و بابلیها از مخمرهادر مشروب‌سازی استفاده کردند. مصریها در چهار هزار سال قبل با کمک مخمر و خمیرمایه نان می‌پختند. در این دوران فرآیندهای ساده و اولیه بیوتکنولوژی وبویژه تخمیر توسط انسان بکار گرفته می‌شد.
2)دوره اولیه قرن حاضر که با استفاده آگاهانه از تکنیکهای تخمیر و کشت‌میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های مناسب و متعاقباً استفاده از فرمانتورها در تولیدآنتی‌بیوتیکها، آنزیمها، اجراء مواد غذائی، مواد شیمیائی آلی و سایر ترکیبات،بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید. در آن دوره این بخش از علم نام‌میکروبیولوژی صنعتی بخود گرفت و هم‌اکنون نیز روند استفاده از این فرآیندهادر زندگی انسان ادامه دارد. لیکن پیش‌بینی می‌شود به تدریج با استفاده ازتکنیکهای بیوتکنولوژی نوین بسیاری از فرآیندهای فوق نیز تحت تأثیر قرارگرفته و به‌سمت بهبودی و کارآمدی بیشتر تغییر پیدا کنند.
3)دوره نوین بیوتکنولوژی که با کمک علم ژنتیک درحال ایجاد تحول در زندگی‌بشر است. بیوتکنولوژی نوین مدتی است که روبه توسعه گذاشته و روز بروزدامنه وسعت بیشتری به خود می‌گیرد.
این دوره زمانی از سال 1976 با انتقال‌ژنهائی از یک میکروارگانیسم به میکروارگانیسم دیگر آغاز شد. تا قبل از آن‌دانشمندان در فرآیندهای بیوتکنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی (میکرو)ارگانیسم‌ها استفاده می‌گردند لیکن در اثر پیشرفت در زیست‌شناسی مولکولی وژنتیک و شناخت عمیق‌تراجزاء ومکانیسم‌های سلولی ومولکولی متخصصین‌علوم‌زیستی‌توانستند تا به اصلاح و تغییر خصوصیات (میکرو) ارگانیسم‌ها بپردازندو(میکرو) ارگانیسم‌هائی باخصوصیات کاملاً جدید بوجود آوردند تا با استفاده ازآنها بتوان ترکیبات جدید را بامقادیر بسیار بیشتر و کارائی بالاتر تولید نمود.
600سال قبل از میلاد 1830 1833 1855 1869 1914 1919 1938 1939 1953 1959 1954 1955 1966 1970 1971 1975 1976 1977 1978 1983 1984 1986 1990 1995 1997 1998 2000 2001 آبجو سازی در مصر و کشورهای حاشیه رود نیل کشف پروتئینها جداسازی اولین آنزیمها کشف باکتری ای‌کلای کشف DNA استفاده از باکتریها در تصفیه فاضلاب استفاده از واژه بیوتکنولوژی توسط یک‌مهندس کشاورزی استفاده از اصلاح بیولوژی مولکولی کشف فعالیت ضدباکتریائی قارچ پنی‌سیلیوم‌توسط فلمینگ (کشف پنی‌سیلین) کشت ساختمان رشته‌ای مارپیچ DNA توسط واتسون و گریک توضیح و تشریح ساختمان آنتی‌بادی توسط‌پورتر، ارلن وینسونوف کشت سلول جداسازی یک آنزیم سنتز کننده DNA کشف کدهای ژنتیکی اولین سنتز کامل یک ژن کشف آنزیمهای برش دهنده اسیدهای نوکلئیک اولین آنتی‌بادی مونوکلونال اولین بیان ژن مخمر در باکتری ای‌کلای اولین بیان ژن انسان در باکتری تولید انسولین نوترکیب انسانی ابداع روش PCR برای تکثیر قطعات DNA ابداع روش انگشت‌نگاری DNA ـ اولین واکسن مهندسی‌ژنتیک EPA اولین تنباکوی مهندسی‌ژنتیک را تأیید کرد شروع پروژه ژنوم انسانی ـ تولید اولین گاوترانس‌ژنیک کشف اولین ژنوم کامل یک موجود زنده ابداع تکنیک جدید DNA با استفاده از PCR و چیپ‌های DNA و یک برنامه کامپیوتری‌برای کشف ژنهای بیماریزا استفاده از سلولهای ریشه‌ای برای معالجه‌بیماریها شناسائی کامل ژنوم مگس سرکه و بسیاری ازموجودات دیگر شناسائی کامل ژنوم انسان و بسیاری دیگر ازارگانیسم‌ها جدول1 ـ تاریخچه مختصر بیوتکنولوژی (3)و (4)
کاربردهای‌بیوتکنولوژی
کاربردهای‌بیوتکنولوژی بقدری وسیع است که تقریباً تمام جنبه‌های زندگی بشر را تحت‌تأثیر قرارداد و خواهد داد. به‌نحوی که حدس زده می‌شود در آینده نزدیک کناراکثر نامهای رایج علوم و فنون یک کلمة «بیو» یا «بیوتک» هم اضافه شود که‌نشانه تأثیر این علم بر آن رشته می‌باشد.
کاربردبیوتکنولوژی در کشاورزی یا بیوتکنولوژی کشاورزی «Agbiotech»:
عمده‌ترین کاربردهای بیوتکنولوژی درکشاورزی را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم کرد.
• ایجاد گیاهان مقاوم به حشرات و آفتها
• ایجاد گیاهان تحمل کننده علف‌کشها
• ایجاد گیاهان مقاوم به بیماریهای ویروسی و قارچی
• ایجاد گیاهان مقاوم به شرایط سخت مانند سرما، گرما و شوری
• ایجاد گیاهان دارای ارزشهای غذائی ویژه
• ایجاد گیاهان دارای خاصیت درمانی ـ پیشگیری
• ایجاد گیاهان دارای خصوصیت متابولیکی تغییر یافته مانند رشد سریع و راندمان‌کشت بالاتر
• ایجاد گیاهان و میوه‌های دارای زمان ماندگاری بیشتر
همچنین باید اضافه کرد:
• ایجاد دامهای ترانسژنیک که دارای خصوصیات ویژه‌ای مانند تولید شیر زیاد یاگوشت کم‌چربی و... هستند.
• ایجاد جانورانی که بعنوان کارخانه تولید آنتی‌بادی و واکسن و دارو عمل کنند
• ایجاد ماهیها و سایر دامهائی که با سرعت زیاد رشد می‌کنند
گیاهان‌مقاوم به حشرات و آفتها
باتوسعه تکنیکهای بیوتکنولوژی دانشمندان‌قادرند ژنهائی از یک موجود زنده را به موجود دیگری انتقال دهند. در سال 1990اولین گیاه ترانسژنیک در مزرعه واقعی کشت گردید و در 1993 FDAگیاهان و غذاهای ترانسژنیک را بعنوان مواد اساساً بی‌ضررمعرفی کرد.
هم‌اکنون با استفاده از این تکنیکها ژن‌های‌مربوط به تولید یک پروتئین سمی (بتاتوکسین) از باکتری باسیلوس تورانجینسیس‌به گیاهان متعددی از قبیل ذرت، پنبه و سیب‌زمینی و... انتقال یافته است وبدینوسیله این گیاهان به حشراتی که علاقه به تغذیه از آنها را دارندمقاوم گشته‌اند. چرا که بمحض استفاده حشرات از این گیاه بدلیل نابودی‌دستگاه گوارش آنها از بین خواهند رفت.
هرساله هزینه‌های هنگفتی بابت مبارزه‌شیمیائی با این آفات صورت می‌گیرد که علاوه بر هزینه‌بری زیاد آلودگیهای‌زیست‌محیطی فراوانی را به‌دنبال دارد. راندمان این مواد شیمیایی نیز بدلیل‌ایجاد مقاومت در حشرات در برابر سموم بمرور پایین آمده است و بهمین خاطرنیاز به تعویض مکرر این آفت‌کش‌ها وجود دارد.
هم‌اکنون در آمریکا ذرت و پنبه و سیب‌زمینی‌ترانس‌ژنیک تا میزان زیادی مورد استقبال واقع شده است بطوریکه تا سال 1998حدود 18% از ذرت و 17% از پنبه و 4% از سیب‌زمینی کشت داده شده در آمریکا ازنوع ترانسژنیک بوده است و هم‌اکنون براساس روند رشد موجود برآورد می‌شود که‌بیش از 50% غلات کشت داده شده در آمریکا از نوع ترانسژنیک باشند.(5)
گیاهان‌مقاوم به بیماریهای ویروسی و قارچی
بیماریهای ویروسی و قارچی از مهمترین‌بیماریهای گیاهی هستند که علاوه بر وارد کردن خسارات زیاد به محصولات‌کشاورزی مانع کشت آنها در بسیاری از شرایط آب و هوائی می‌شود.
باکلون کردن برخی ژنهای گیاهان مقاوم درگیاهان حساس مانند ژنهای کیتنیاز و 1 و 3 گلوکاناز که باعث تخریب دیواره‌پلی‌ساکاریدی قارچهای پاتوژن می‌شوند بیوتکنولوژیستها به گیاهانی دست‌یافته‌اند که مقاوم به قارچهای پاتوژن می‌باشند.
همچنین باکلون کردن ژنهای جانوری و انجام‌اقداماتی شبیه واکسیناسیون می‌توان به گیاهان مقاوم به ویروس نیز دست‌یافت. روشهای مبارزه بیولوژیک بسیار متعدد و متنوع بوده و تنها موارد بالاتنها مثالهائی از این دست می‌باشند.(6)
گیاهان‌مقاوم به علف‌کشها
روشهای رایج مبارزه با علفهای هرزبه‌نحوی که باید انتخابی نیست و علف‌کشها در موارد زیادی علاوه بر نابودی‌علفها به گیاهان زراعی نیز آسیب می‌زنند. بعنوان مثال Glyphosate که یک علف‌کش کارآمدی‌است می‌تواند گیاهانی را که دارای سیر متابولیکی Shikamate هستند را نیز نابود کند.بهمین منظور بیوتکنولوژیستها با وارد کردن ژن مقاومت گلیفوسیت EPSP سنتتاز به گیاهانی‌مانند چغندرقند، سویا، پنبه، گوجه‌فرنگی و تنباکو آنها را در برابر علف‌کشهامقاوم کرده‌اند.(7)
گیاهان‌تحمل کننده شرایط سخت
ارزش گیاهانی که بتوانند در خاکهای شوربا حرارت بالا، سرمای زیاد و... رشد کنند برکسی پوشیده نیست. بیش از 13زمینهای قابل آبیاری جهان دارای درصد غیرقابل تحمل نمک در خود هستند.بیوتکنولوژیستها با بررسی گیاهانی که بصورت خودرو در شرایط سخت مانند فشاراسمزی بالا، سرمای زیاد، گرمان فراوان و... رشد می‌کنند به ژنهائی دست‌یافته‌اند که عامل مقاومت این گیاهان در برابر این شرایط سخت می‌باشد. باانتقال این ژنها گیاهان متعددی تولید شده‌اند که قادرند در خاکهای نامناسب‌با املاح زیاد رشد کنند.
بعنوان مثال با انتقال ژنهای مسئول انتقال‌یونهای سدیم بداخل گیاهانی مانند آرابیدوپسیس سطح تحمل این گیاه تا 200میلی مولار نمک افزایش پیدا کرده است.
همچنین با خاموش کردن سیستم بیان ژنهای‌سنتز اسیدهای چرب‌تری ئنوئیک در گیاهان بیوتکنولوژیستها توانسته‌اند تا این‌گیاهان را در دماهای بالاتر از حد معمول رشد دهند.
همچنین با انتقال ژنهای مسئول تولید نوعی‌پروتئین ضدیخ که در ماهیهای آب‌های قطبی یافت می‌شود به گیاهان بسیاری،باعث ایجاد مقاومت در برابر سرمای زیاد در این گیاهان شده‌اند.(8)
گیاهانی‌که دارای ارزش ویژه‌ای هستند
هرمادة با ارزشی که در درون یک گیاه یاهر موجود زنده دیگر ساخته شده و تجمع می‌یابد بواسطه عملکرد ژنهای مسئول‌سنتز آن ماده می‌باشد. بیوتکنولوژیستها با شناسائی این ژنها و افزایش قدرت‌بیان این ژنها و یا افزایش تعداد نسخه‌های این ژنها در یک گیاه می‌توانندگیاهان و میوه‌هائی کنند که دارای ارزشهای غذائی ویژه‌ای هستند. بهمین سبب‌اصلاح جدید NutritionalGenomics وضع شده است که نشان‌از کاربرد ژنها در بهبود تغذیه انسان و دام دارد. بعنوان مثال «برنج طلائی»برنجی است که دارای مقادیر بسیار زیادی از ویتامین A می‌باشد. این برنج‌مایه امیدی شده است برای نجات هزاران آفریقائی که هرساله در اثر کمبودویتامین A به کوری کامل مبتلامی‌شوند.
همچنین بدلیل پایین بودن میکرونوترنیت‌ها درعلوفه دامها، انتقال ژنهای مسئول متراکم ساختن آنها در گیاهان علوفه‌ای‌نقش مؤثری در تغذیه دامها و انسان خواهد داشت.(8)
گیاهانی‌که دارای خصوصیت متابولیکی تغییر یافته هستند
افزایش سرعت رشد جمعیت انسانی در سالهای‌اخیر برکسی پوشیده نیست، لیکن افزایش سرعت تولید محصولات کشاورزی پابه‌پای‌آن رشد نکرده است. تا سال 2020 نیاز به افزایش 40 درصدی در راندمان کشت‌برنج وجود دارد. بیوتکنولوژیستها بدو طریق باعث کاهش فاصله این دو مقوله ازیکدیگر خواهند شد. اول با افزایش راندمان کشت محصولات کشاورزی در هرهکتار ودوم با افزایش سرعت رشد گیاهان.
بعنوان مثال ژنهائی که مسئول کنترل قد درکوتاه شدن آن در گیاهان هستند بطور غیرمستقیم باعث افزایش راندمان محصول‌می‌شوند. با انتقال این ژنها در گونه‌های فاقد آن باعث افزایش راندمان‌گردیده‌اند.
همچنین با انتقال ژنهای مسئول فتوسنتز درذرت به برنج توانسته‌اند راندمان تولید برنج را تا 35% افزایش دهند.
همچنین با دستکاریهای ژنتیکی در سلولهای‌درختانی که از چوب آنها استفاده می‌گردد باعث افزایش سرعت رشد آنها تاحدقابل توجهی شده‌اند که این امر می‌تواند روند تخریب جنگلها را متوقف سازد.(8)
گیاهان‌و میوه‌هائی که دارای زمان ماندگاری بیشتر هستند
آیا قبول دارید درصورتیکه میوه‌هائی مانندگوجه‌فرنگی زمان ماندگاری بیشتری داشته باشند چقدر در کاهش ضایعات این‌میوه مؤثر خواهد بود. بیوتکنولوژیستها با به تأخیر انداختن سرعت رسیدن‌گوجه‌فرنگی به این امر دسترسی پیدا کرده‌اند.
گیاهانی‌که دارای خاصیت درمانی یا پیشگیری هستند
بیوتکنولوژیستها با انتقال ژنهای سنتزپروتئینهای مختلف میکروبی و انسانی به گیاهان و تولید این پروتئینها درگیاهان دست به ابتکارات مؤثری زده‌اند. بعنوان مثال تولید واکسنهای مختلف‌در گیاهان و ایجاد میوه‌هائی که دارای خاصیت واکسیناسیون هستند. و یا امکان‌تولید پروتئینهائی مثل انسولین در گیاهان که در آیندة بسیار نزدیک به تحقق‌خواهد پیوست باعث انقلابی در این زمینه خواهد شد.
همچنین گیاهان بعنوان ارگانیسم‌های کاندیدبرای تولید پروتئینهائی مانند آنتی‌بادیها و آنزیمها و... در مقیاس بسیار بالادر نظر گرفته شده‌اند و عملاً کارآئی خود را در این زمینه نشان داده‌اند.
حیوانات‌ترانسژنیک
امروزه بدلیل رشد روزافزون جمعیت نیازبه مواد غذائی اهمیت بیشتری پیدا کرده است و این اهمیت هنگامی بیشترمی‌شود که موضوع کیفیت نیز در کنار آن مطرح شود. بیوتکنولوژیستها بادستکاری‌های بدون ضرر در ژنهای حیواناتی مانند گوسفند و گاو و ماهی باعث رشدسریع آنها می‌شوند. همچنین با دستکاریهای ژنتیکی می‌توان به گوشت کم‌چربی وترد دست یافت که ارزش غذائی و سلامت بخش آن بسیار بالا باشد.
باانتقال ژنهای مختلف به این جانوران می‌توان آنها را غنی از مواد خاصی کرد.اخیراً دانشمندان ژاپنی با انتقال برخی از ژنهای گیاه اسفناج به خوک موجب‌تولید گوشتی شده‌اند که دارای برخی خواص استنتاج نیز می‌باشد. گاوهای شیری‌ترانس‌ژنیک می‌توانند بعنوان کارخانه‌های تولید پروتئینها و واکسنها وآنتی‌بادیها عمل کنند. هم‌اکنون این روش بصورت کاربردی در تولید بسیاری ازپروتئین‌ها بکار می‌رود.
بعنوان مثال گاو ترانسژنیک حامل ژن‌لاکتوفرین انسان که یک پروتئین، حاوی آهن و ضروری برای رشد نوزادان است‌می‌تواند باتولید شیر نزدیک به شیر انسان نیازهای نوزادان انسان را تاحدزیادی برآورده کند.
یابعنوان مثال بزهای ترانسژنیک می‌توانند در هر لیتر شیر بیش از چهارگرم‌آنتی‌بادی مونوکلونال تولید کنند که ارزش آن بسیار بالا می‌باشد. بدین نحو باجایگزینی تنها 10 بز ترانسژنیک بجای یک کارخانه بزرگ مدرن می‌توان به یک‌روش کاملاً اقتصادی دست یافت.(9)
بادستکاری ژنهای تولید هورمون رشد در ماهیها و افزایش تولید این هورمون بصورت‌طبیعی به ماهیهائی دست یافته‌اند که دارای سرعت رشد بسیار بیشتری از گونه‌مشابه خود هستند.
بیوتکنولوژی‌پزشکی
کاربرد بیوتکنولوژی در پزشکی به وسعت‌علم پزشکی بوده و حتی این علم با سرعت روزافزون بر وسعت و دامنه علم‌پزشکی می‌افزاید.
ازمهمترین کاربردهای بیوتک در پزشکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• تأثیر دگرگون بخش در امر پیشگیری ازبیماریهای میکروبی، بیماریهای ژنتیکی، بیماریهای تغذیه‌ای و متابولیسمی وبیماریهای روحی‌روانی و...
• تأثیر دگرگون‌بخش در امر درمان بیماریهای عفونی، ژنتیکی، سوءتغذیه ومتابولیسم و نازائی
• تأثیر دگرگون بخش در پزشکی قانونی
• تأثیر دگرگون بخش در پزشکی زیبائی
عناوین مطرح در بیوتکنولوژی پزشکی که‌هرکدام نیاز به توصیف کامل دارند عمدتاً عبارتند از: ژن‌درمانی، واکسنهای‌نوترکیب، DNA واکسنها، بیوانفورماتیک،ژنومیکس، پروتئومیکس، بیومدسین و بیوفارماسئوتیکال
امروزه پیشرفت‌های پزشکی به مددبیوتکنولوژی درحال سرعت گرفتن می‌باشد. پزشکی سنتی بتدریج جای خود را به‌پزشکی مولکولی خواهد داد. درآینده نه‌چندان دور مکانیسم هیچ بیماری‌ناشناخته نخواهد ماند و تقریباً هیچ بیماری غیرقابل کنترل نخواهد بود. پزشکی‌سنتی عمدتاً بدنبال علائم و نشانه‌ها Sign&Symptoms بیماریها بوده و از روی‌آن به استنتاج وجود بیماری و عامل بیماریزا می‌پرداخت و در مواردی بدلیل‌ناشناخته بودن عوامل بیماریها، مکانیسم‌ها و سیستم‌های کنترلی آنها مبارزه‌تنها برعلیه علائم و نشانه‌ها صورت می‌گرفت.
امروزه بکمک بیوتکنولوژی، علم پزشکی درحال‌شناخت ریشه‌ای‌ترین بخش از حیات و مظاهر آن می‌باشد. با کشف کامل توالی‌ژنوم انسان در سال 2001 هم‌اکنون دانشمندان بیوتکنولوژیست بدنبال شناسائی‌ژنهای مسئول صفتهای مختلف و نیز ژنهای مسئول نقائص گوناگون انسانی‌می‌باشند. تا به‌حال ژنهای مسئول ایجاد بیماریهای بسیاری شامل سرطانها،بیماریهای قلبی عروقی، تنفسی، روانی و... شناسائی شده‌اند.
باشناسائی تک‌تک این ژنها و سپس شناسائی پروتئینهای حاصله از این ژنهاداروهای کاملاً انتخابی و مؤثر برای مقابله با یک بیماری ساخته می‌شوند (tailormade) این مبارزه در سطح‌پروتئین و فنوتیپ است راه دیگر مبارزه استفاده از ژن‌درمانی و Antisence است.
بیماریهای ژنتیکی بسیاری درحال حاضر بعنوان‌کاندید برای ژن‌درمانی درنظر گرفته شده‌اند.
تقریباً هرکدام از ما تعدادی ژن ناقص دربدن خود داریم که برخی از آنها خصوصیات خود را در فنوتیب ما آشکار نکرده‌اندو برخی دیگر کم یا زیاد خصوصیات خود را در فنوتیپ ما آشکار نموده‌اند تقریباًاز هر 10 نفر یکنفر دارای اختلالات ژنتیکی تظاهر یافته می‌باشد. تقریباً 5%مراجعه کودکان به بیمارستانها بخاطر نقص در یک تک‌ژن می‌باشد.
بیماریهائی مانند سیستیک فیبروزیس، دسیتروفی‌عضلانی دوشن، بیماری سیستم عصبی هانتینگتون، تالاسمی، هموفیلی، کم‌خونی‌داسی شکل، سندروم لش ـ نایهان lesch-Nyhan، فنیل کتونوری و... جزو کاندیداهای ژن درمانی هستند.
بیشتر توجه در ژن درمانی متوجه بیماریهای‌ژنتیکی - متابولیکی است که نقص یک ژن باعث عدم سنتز یا سنتز ناقص یک‌پروتئین و عدم انجام یک فرآیند شیمیائی می‌شود.
فرآیند ژن درمانی می‌تواند بر روی سلولهای‌سوماتیک بدن صورت گیرد و یا بر روی سلولهای زایا صورت گیرد که در اینصورت‌صفت اصلاح شده به نسل بعد نیز منتقل می‌شود.
درفرآیند ژن درمانی معمولاً از قطعات ژن سالم ساختگی بهره گرفته می‌شود.
تکنولوژی دیگری که استفاده می‌شود آنتی‌سنس است که در آن از قطعات اسیدهای نوکلئیک DNAو RNA یا ترکیبات آنالوگ آنهااستفاده می‌شود و بدین‌ترتیب اتصال احتمالی این قطعات به محل موردنظر مانع‌بیان یک ژن ناقص و یا تولید یک پروتئین مضر می‌گردد.(10)و (11)
واکسنهای‌نوترکیب
می‌توان گفت که در تولید همه‌گونه ازواکسنها از تکنیکهای بیوتکنولوژی بهره‌گرفته شده و می‌شود. لیکن اوج‌توانمندیهای بیوتکنولوژی نوین را می‌توان در واکسنهای نوترکیب نسل چهارم (ونیز DNA واکسنها) مشاهده کرد.تابحال برای تولید واکسنها از میکروارگانیسم‌های ضعیف شده یا کشته شده یااجزاء آنها که بصورت طبیعی از آنها استخراج می‌شدند استفاده می‌شد و این امردر موارد قابل توجهی باعث ایجاد عوارض جانبی در افراد می‌گردید. لیکن‌باتوسعه تکنیکهای DNAنوترکیب، واکسنهای نسل چهارم تولید شدند که در آنها تنها ازجزء مؤثر در ایجاد ایمنی (جزء ایمونوژن) میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود.نمونه آن واکسن ساب‌یونیتی مؤثر در برابر هپاتیت Bمی‌باشد.
فرآیند تولید یک واکسن نوترکیب بسیار طولانی‌و پیچیده می‌باشد. در ابتدا بیوتکنولوژیستها باید ایمونوژن‌ترین جزءمیکروارگانیسم‌ها را که معمولاً پروتئینها یا گلیکوپرتئینهای غشائی هستند طبق‌فرآیندهای بسیار طولانی و پیچیده شناسائی کنند و پس از آن با شناسائی محل وتوالی ژن آن در ژنوم میکروارگانیسم اقدام به تکثیر آن بخش کرده و قطعات‌تکثیر شده را درون پلاسمیدهای ویژه کلونینگ قرار دهند و سپس اقدام به‌انتقال پلاسمیدهای نوترکیب به سلول میزبان مناسب برای تولید آن پروتئین‌بنمایند.
درصورت موفقیت در تولید اقتصادی یک پروتئین‌کاندید برای واکسن یک بانک سلولی و یک بانک پلاسمید از سلولهای نوترکیب‌ایجاد شده و ساختارهای پلاسمیدی آنها ایجاد می‌شود که برای مراحل بعد مورداستفاده قرار گیرد.
برای تأیید این واکسن از نظر مؤثر بودن،کارآئی و بی‌ضرر بودن برای انسان (یا دام) (ClinicalTrials) مراحل زیادی باید طی‌شود که چندین سال بطول می‌کشد.
برای تولید صنعتی و تجاری یک واکسن نیازبه سرمایه‌گذاری فراوانی می‌باشد. بخشی از این سرمایه‌گذاری باید برای ایجادیک محیط کاملاً استاندارد مطابق با شرایط (GoodManufacturingPractices)GMP و تسهیلات و تأسیسات‌استاندارد مطابق با GMP و افراد کاملاً متخصص وآموزش دیده و ایجاد یک سیستم با ثبات حفظ کیفیت گردد.
واکسنهای
DNA با پیشرفت تکنیکهای بیوتکنولوژی نسل‌بعدی واکسنها پیشنهاد شدند که در آنها بجای تولید بخش ایمونوژن عامل بیماریزادر کارخانه‌ها با ارسال اطلاعات ژنتیکی (DNA) لازم برای تولید این‌اجزاء درون سلولهای بدن به تولید این ایمونوژنها در بدن پرداخته می‌شود. ازمهمترین مزایای این واکسنها درعین مشکل بودن طراحی و تولید آنها پایداربودن ایمنی حاصله و کنترل بیشتر بر نحوه ایمنی‌زائی در بدن می‌باشد.
بیومدسین‌یا بیوفارماسئوتیکال
بسیاری از بیماریهای رایج انسانی بدلیل‌نقص ژنتیکی در تولید یک پروتئین فانکشنال در سلولهای بدن می‌باشد. این‌بیماری‌ها که شیوع زیادی در جوامع انسانی دارند اغلب دارای آثار اقتصادی -اجتماعی بیشتری نسبت به سایر بیماریها هستند. بعنوان مثال بیماریهائی مانندهموفیلی، تالاسمی، کم‌خونی‌ها، انواع نقص‌های سیستم ایمنی، اختلالات رشد ودیابت و...
باپیشرفتهای اخیر در زمینه علوم زیستی بیوتکنولوژیستها قادر شده‌اند تا باشناسائی این اختلالات و ژنهای مربوطه به تولید پروتئینهایی بپردازند که‌بدن این بیماران قادر به تولید آنها نیست یا میزان تولید آنها کافی نیست.از جمله این پروتئینها می‌توان به انواع فاکتورهای خونی، اریتروپوئیتین،انواع اینترلوکین‌ها، انواع هورمونها مانند انسولین، هورمون رشد اشاره کرد که‌درحال حاضر در کارخانه‌های بیوتک در مقیاس صنعتی درحال تولید هستند. تولیداین پروتئینها هرچند که هزینه‌بری زیادی را بهمراه دارد اما باعث کاهش‌چشمگیر مرگ‌ومیر ناشی از اختلالات ژنتیکی شده است.
بازار تولید این مواد درحال حاضر بالغ برمیلیاردها دلار است و دارای رشد روزافزونی نیز می‌باشد. درحالیکه رشد سالانه‌صنعت دارو 3% می‌باشد، رشد سالانه صنعت داروهای بیوتکنولوژی 25% می‌باشد.
ژنومیکس Genomics
پروژه ژنوم انسانی بزرگترین وباارزش‌ترین پروژه در علوم‌زیستی بوده است که تابحال اجرا شده و در حقیقات‌منشاء پدید آمدن علم ژنومیکس نیز محسوب می‌شود. HGP باهدف تعیین توالی‌ژنوم (محتوای ژنتیکی) انسان در سال 1996 شروع شده و درسال 2001 با اتمام‌نسخه اولیه به اوج خود رسید . با کامل شدن پروژه ژنوم انسان دانشمندان‌به محل دقیق ژنهای انسان پی‌خواهند برد و با شناسائی ژنوتیب مربوط به‌تمام جنبه‌های فنوتیپ انسان به کلید اصلی صفات انسانی دست پیدا خواهندکرد. شناسائی این ژنها دانشمندان را قادر خواهد ساخت که به رفع تمام نقائص‌ژنتیکی انسانها بپردازند و نیز منشاء تمام حالات جسمی و روحی و رفتاری انسان‌را شناسائی کرده و در دست خود بگیرند.
هم‌اکنون ژنهای جدیدی برای اختلالات جسمی‌و حتی روحی مانند بیماریهای قلبی و عروقی، اسیکزوفرنی و... شناسائی شده‌است و پیمودن این راه باسرعت هرچه تمام ادامه دارد. اینک قدمهای زیادی‌به انتهای این مرحله سرنوشت‌ساز از تاریخ بشر باقی نمانده است و همگی‌دانشمندان منتظر به‌ثمر رسیدن دستاوردهای این پروژه در آینده بسیار نزدیک‌می‌باشند.
یکی از ابزارها و شاخه‌های بیوتکنولوژی که‌اخیراً به شکوفائی رسیده است بیوانفورماتیک می‌باشد که کار تجزیه و تحلیل‌داده‌های بدست آمده از HGP و... را انجام داده وآنها را تبدیل به اطلاعات باارزش و قابل استفاده برای دانشمندان مختلف‌می‌نماید.
موضوع مرتبط با این امر موضوع کشف SNPها می‌باشد. SNPها تفاوت‌های تک‌نوکلئوتیدی هستند که بین دو فرد، از نظر یک‌ژن بین آنها وجود دارد. شناسائی این تفاوتها ارزش فراوانی دارد. چراکه بطورمثال فردی که دارای هوش بیشتر یا دندان مستحکمتر نسبت به فرد دیگری است‌ممکن است تنها در یک نوکلئوتید از یک ژن با یکدیگر تفاوت داشته باشند وشناسائی مکان و نوع این تفاوت ارزش اقتصادی زیادی برای کاشف و انحصارگرآن دارد. بهمین دلیل هم‌اکنون شکارچیان ژن درحال شناسایی قوم‌ها ونژادهائی هستند که در یک یا چند زمینه خاص دارای خصوصیات برتر می‌باشند.
پروتئومیکس Proteomics
دنیای پروتئومیکس دنیای بی‌انتهائی است‌که ما هم‌اکنون در روزنه ورودی آن قرار گرفته‌ایم. دانشمندان بعدازاستخراج اطلاعات ژنوم انسانی به کاربرد آن در حوزه پروتئومیکس می‌اندیشند.در پروتئومیکس دانشمندان براساس اصل یک پروتئین یک ژن بدنبال یافتن کلیه‌پروتئین‌های تولید شده در بدن انسان و ربط آن به یک ژن هستند.
پس‌از اتمام پروژه پروتئومیکس که حتی بسیار بزرگتر و طولانی‌تر و پرابعادتر ازپروژه ژنومیکس خواهد بود می‌توان گفت که انسان به عمده اطلاعات حیاتی‌لازم در مورد خود دست یافته است و پس از کاربرد این اطلاعات در طراحی‌داروها و فرآیندهای مناسب تقریباً قادر به مبارزه با هر بیماری و هر اختلال‌در بدن خود خواهد بود و حتی قادر به پیشگیری از اکثر آنها خواهد شد.
مرحله بعد از (و حتی همگام با) پروتئؤمیکس‌طراحی داروهای بیولوژیک می‌باشد که دانشمندان را قادر می‌سازد پروتئینهای‌مزاحم یا ناقص را خنثی کنند یا تولید پروتئینهای ضروری در بدن را باعث شوند.
بازار پروتئومیکس برعکس ژنومیکس بسیارگسترده‌تر و غیر متمرکز بوده و هم‌اکنون بسیاری از کشورها حتی کشورهای جهان‌سوم مثل برزیل نیز قدم به این عرصه گذاشته‌اند.
کلونینگ‌انسان
از زمانی که دانشمندان با ابداع روش‌جدید همانندسازی گوسفندی بنام دالی را خلق کردند امیدها و نگرانیهای زیادی‌در جوامع انسانی بوجود آمد. بیوتکنولوژیستها توانستند با انتقال محتوای ژنتیکی‌یک سلول سوماتیک به یک سلول تخم که محتوای ژنتیکی آن تخلیه شده بودبه تولید موجوداتی کاملاً مشابه موجود دالی دست یابند. بازار این فناوری درتکثیر دام‌هایی با خصوصیات ویژه مانند شیر زیاد یا گوشت مناسب بسیار گسترده‌است. با اینحال کشیده شدن این بحث به همانندسازی انسان نگرانیهائی را درکشورهای مختلف بوجود آمده است. موضوع مرتبط با این امر تولید موجودات یاارگانهای انسانی از سلولهای ریشه‌ای جنین می‌باشد که همانند کلونینگ دارای‌مخالفان و موافقان خاص خود می‌باشد.
تراشه‌های‌زیستی
تراشه‌های زیستی مانند DNAChips از کاربردهای نوین وبسیار اغواگر بیوتکنولوژی می‌باشد.
دریکی از این کاربردها دانشمندان توانسته‌اند با استفاده از رشته‌های DNA به تولید تراشه‌هائی‌دست بزنند که سرعت پردازش اطلاعات در آنها در مقایسه با حجم کوچک آنهابسیار بیش از تراشه‌های معمولی می‌باشد. از کاربردهای دیگر و اصلی تراشه‌های‌زیستی دو مورد DNAChips وDNAMicroarray می‌باشد.
DNAChips: در این تکنولوژی بیوتکنولوژیستها با ساختن قطعات الیگونوکلئوتیدی 20 تا 80 نوکلئوتیدی با توالی‌های متفاوت و تثبیت آن بصورت‌آرایشی از نقاط بسیار ریز (کمتر از 300 میکرون) بر روی بستر مناسب (مانندنیتروسلولز یا برخی فلزات و مواد پلاستیکی) و سپس مجاور کردن نمونه‌های DNA مجهول با این نقاط‌تثبیت شده شرایط یک واکنش هیبریدیزاسیون را بوجود می‌آورند. در صورتیکه بین‌سکانس مجهول و سکانس معلوم هر یک از الیکونوکلئوتیدها واکنش هیبریداسیون‌صورت گیرد می‌توان پی‌به سکانس DNA مجهول برد.
ازاین روش همچنین برای تعیین میزان بیان پروتئین یا فراوانی نیز استفاده‌می‌شود. این روش توسط شرکت Affymetryx ابداع شده است.
DNAMicroarray: در این تکنولوژی پروب cDNA (با طول بین 500 تا5000 باز) بر روی بستر جامد مناسب تثبیت بود و سپس این نقاط تثبیت شده درمعرض نمونه‌های DNA مجهول قرار می‌گیرد.
این روش در دانشگاه استانفورد ابداع شده‌است.
کاربرد هر دو روش که تاحد زیادی مشابه هم‌هستند در کشف ژنها، در تشخیص بیماریها، در علم فارماکوژنومیک و در علم‌توکیکوژونومیک و.... می‌باشد.
