آینده زیست فناوری

آینده بیوتکنولوژی

زیست فناوری یک رشته در حال رشد است که پتانسیل زیادی برای بهبود زندگی انسان دارد. این رشته در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود، از جمله:

• پزشکی : زیست فناوری در توسعه داروها، واکسن ها، درمان های جدید پزشکی و تشخیص بیماری ها استفاده می شود.
• کشاورزی : زیست فناوری در بهبود تولید محصولات کشاورزی، بهبود کیفیت محصولات کشاورزی و کاهش اثرات زیست محیطی کشاورزی استفاده می شود.
• صنعت : زیست فناوری در تولید مواد غذایی، سوخت، مواد شیمیایی و سایر محصولات صنعتی استفاده می شود.
• محیط زیست : زیست فناوری در تصفیه آب و هوا، حذف آلودگی و حفاظت از محیط زیست استفاده می شود.

انتظار می رود که زیست فناوری در سال های آینده به رشد خود ادامه دهد و منجر به توسعه فناوری های جدیدی برای بهبود سلامت، کشاورزی، صنعت و محیط زیست شود.

برخی از زمینه های خاص زیست فناوری که پتانسیل زیادی برای رشد در آینده دارند عبارتند از:

• زیست فناوری پزشکی : زیست فناوری پزشکی در توسعه درمان های جدید برای بیماری های مزمن مانند سرطان، بیماری قلبی و دیابت استفاده می شود.
• زیست فناوری کشاورزی : زیست فناوری کشاورزی در توسعه محصولات کشاورزی مقاوم به آفات و بیماری ها و محصولات کشاورزی با ارزش غذایی بالاتر استفاده می شود.
• زیست فناوری صنعتی : زیست فناوری صنعتی در توسعه سوخت های زیستی، مواد زیستی و سایر محصولات صنعتی پایدار استفاده می شود.
• زیست فناوری محیط زیست : زیست فناوری محیط زیست در توسعه روش های جدیدی برای تصفیه آب و هوا و حذف آلودگی استفاده می شود.

با توجه به پتانسیل بالای زیست فناوری برای بهبود زندگی انسان، انتظار می رود که این رشته در سال های آینده به یکی از مهم ترین رشته های علمی تبدیل شود.

آگاهی از محیط زیست، دانشمندان را به چالش کشیده است تا راه حلهایی برای شرایط زندگی بهتر و ایمن پیدا کنند. تهدید بیشتر بیماریهای کشنده مانند ایدز و سویههای مقاوم به سل، سوزاک، آنفلوانزای مرغی و آنفولانزای خوکی دانشمندان را مجبور کرده است به دنبال روشهای درمانی جدید در زمینه بیوتکنولوژی باشند. ساختار DNA توسط جیمز واتسون ژنتیکدان و فرانسیس کریک که فیزیکدان بود، رمزگشایی شد و بدین ترتیب زیست شناسی مولکولی در قرن بیستم آغاز شد. تعیین ساختار فیزیکی مولکول DNA به بنیانی برای بیوتکنولوژی مدرن تبدیل شد و دانشمندان را قادر به ساخت ابزارهای جدید برای بهبود آینده بشر کرد.
پروژه ژنوم انسانی کار مهم در حوزه بیوتکنولوژی بود که هدف آن تهیه نقشهای دقیق از DNA انسان بود. دستورالعمل های ارثی درج شده در DNA ، رشد انسان را از سلول تخمک بارور شده تا مرگ وی هدایت میکند. در این پروژه که 15 سال طول کشید، با تلاش هماهنگ و هدایت شده توسط NIH نقشه های کروموزومی در آزمایشگاههای مختلف در سراسر جهان تهیه شد. نشانگرهای ژنتیکی بیش از 4000 بیماری ناشی از تک ژنهای جهش یافته نقشه برداری شده است. برای درک بیشتر از بزرگی این پروژه، مجموعه ای از 25 هزار کتاب را تصور کنید. اگر هر کتاب 2 سانتی متر ضخامت داشته باشد، اندازه قفسه 500 متر و به اندازه ارتفاع یک ساختمان 15 طبقه است. قرار دادن کلمهای در یکی از کتابهای موجود در قفسه را در نظر بگیرید. برای یک زیست شناس مولکولی، این امر مشابه یافتن یک ژن در ژنوم انسانی خواهد بود. تخمین زده میشود که 23 جفت کروموزوم انسانی بین 50 هزار تا 100 هزار ژن داشته باشند که ظاهراً تاکنون فقط 5 ٪ از آنها رونویسی شدهاند .
بیوتکنولوژی مبتنی بر DNA نوترکیب توجه و نگرانی عمومی را برانگیخته است و از زمان تأسیس تاکنون بر پزشکی، صنعت، کشاورزی و حل مشکلات زیست محیطی تأثیر گذاشته است. در پزشکی، به زودی تشخیص و درمان کارآمد و سریعتر بیماریهایی مانند فیبروز کیستیک، سرطان، کم خونی داسی شکل و دیابت ایجاد میشود. ارگانیسم های نوترکیب در صنعت برای تولید واکسنها، حلالها و انواع مواد شیمیایی جدید مورد استفاده قرار میگیرند.

بیوتکنولوژی همچنین در اصلاح نباتات و دامها کاربرد دارد. دانشمندان در حال توسعه محصولات مقاوم در برابر بیماری و علف کش، حیوانات مقاوم در برابر بیماری، میوه های بدون دانه و جوجه هایی هستند که به سرعت در حال رشد هستند. میکروبها همچنین در حال هضم ترکیباتی هستند که در حال حاضر باعث آلودگی محیط زیست میشوند .
برخی از جالبترین مرزهای بیوتکنولوژی شامل تراشه های زیستی مبتنی بر پروتئین است که ممکن است جایگزین تراشه های سیلیکونی شود. اعتقاد بر این است که آرایه های زیستی سریعتر و با کارایی بیشتری کار میکنند. ایمپلنت های آرایه های زیستی در بدن میتوانند مقادیر دقیقی از داروها را برای تأثیر بر ضربان قلب و ترشح هورمون یا کنترل اعضای مصنوعی ارائه دهند. علاوه بر این، حسگرهای زیستی مانیتورهایی هستند که از آنزیمها، آنتی بادیهای مونوکلونال یا پروتئینهای دیگر برای آزمایش کیفیت هوا و آب، تشخیص مواد خطرناک و نظارت بر اجزای خون در داخل بدن استفاده میکنند .
ژن درمانی شامل اصلاح خطاهای موجود در ژنها است. در این فرآیند، یک ژن سالم جایگزین ژن معیوب میشود. ژن درمانی “نتیجه” شاخه تحقیقات پزشکی در بیوتکنولوژی خواهد بود. ممکن است به مرور، صنع تِ خود را تشکیل دهد یا به صنعت داروسازی سنتی بپیوندد. سیستمهای جدیدی برای تحویل دارو، به نام لیپوزوم، در حال تولید هستند تا داروهای سیتوتوکسیک)سمی( را به مکانهای تومور با حداقل آسیب به بافتهای سالم اطراف منتقل کنند. آنتی بادیهای مونوکلونال جدید برای استفاده در درمان سرطان، آزمایشهای تشخیصی، پیوند مغز استخوان و سایر کاربردها جدا خواهند شد .

در حال حاضر پیشرفت در بیوتکنولوژی در حال کار بر روی فرآیندهای تجزیه زیستی سازگار با محیط زیست برای یک سیاره پاکتر و سالم است. این شامل آزمایش با منابع تاکنون استفاده نشده انرژی و ابداع مواد شیمیایی مصرفی مفید مانند چسبها، شویندهها، رنگها، طعم دهنده ها، عطرها و پلاستیکها است. با پیشرفتی که تاکنون در مبارزه با بیماریهای مهلک مانند فلج اطفال و آبله به دست آمده است، بی دلیل نیست که بیوتکنولوژی نوید درمانهای موثر یا حتی درمان بیماریهایی مثل سرطان و ایدز را بدهد. ژن درمانی میتواند روشی باشد که به موجب آن بیماریهای مادرزادی ناشی از ژنهای معیوب را میتوان اصلاح کرد. تحقیقات سلولهای بنیادی ممکن است درمان بیماری پارکینسون، مولتیپل اسکلروزیس و دیستروفی عضلانی را ثابت کند. علاوه بر این، با توجه به پیشرفتهای ژنتیکی انجام شده با عملکرد تولید محصول و افزایش ارزش غذایی، رفع گرسنگی و سوءتغذیه در جهان، ممکن است نتیجه نهایی آنها با پیشرفت مستمر بیوتکنولوژی باشد