BIOTRIN je nezisková organizace vytvořená vědeckými
pracovníky pro šíření informací o moderních biotechnologiích.
Je tu pro vaši informaci a jako fórum vašich názorů.
Původ biotechnologie se dá vystopovat 4 tisíce let zpátky, když Sumeři (aniž by o tom věděli) používali mikroby pro výrobu alkoholických nápojů. Dalšími známými produkty tradiční biotechnologie jsou sýr, jogurt a chléb.
Biotechnologie používají živé organismy, buňky nebo jejich části (enzymy) k výzkumu, jehož poznatky pak dávají vzniknout novým produktům a aplikacím v medicíně, zemědělství, potravinářství, ochraně životního prostředí a alternativních metodách výroby v chemickém průmyslu či jiných průmyslových procesech. V současnosti je biotechnologie interdisciplinární vědou, která je ovlivňována chemií, biologií, fyzikou, materiálovými naukami, inženýrstvím a informatikou.
Moderní biotechnologie často pozměňuje genetické uspořádání buněk a organismů s cílem optimalizovat procesy, např. chemickou či fyzikální úpravou, buněčnou fůzí nebo genetickým inženýrstvím. Oproti ostatním zmíněným metodám genetické inženýrství modifikuje izolované nukleové kyseliny; geny takto mohou být specificky přidány nebo odstraněny. Pojmy moderní biotechnologie a genetické inženýrství jsou často používány jako synonyma; přičemž genetické inženýrství je ve skutečnosti pouhým odvětvím biotechnologie. Prvním experimentem genetické modifikace publikovaným v roce 1973 se otevřely dveře nové oblasti rekombinantní technologie.
Biotechnologie je stará věda s velkým ekonomickým dopadem a se slibnou budoucností. Představuje mocný nástroj, ačkoli ne všelék, který pomáhá řešit současné naléhavé globální problémy naší společnosti jako je hladovění nebo udržitelnost vývoje.
Termín „biotechnologie“ byl zaveden v roce 1919 maďarským inženýrem Karlem Erekym pro sumarizaci všech metod používajících mikroorganismy pro přeměnu surovin v produkty (proces zvaný fermentace). Skutečným začátkem klasické biotechnologie byl Pasteurův objev, že za takové fermentační procesy jsou odpovědné mikroorganismy. Aplikace, služby a produkty moderní biotechnologie jsou rozmanité:
Biotechnologie jsou široce užívané v bio-vědách. Biovědy, rovněž nazývané life science, zahrnují odvětví od moderní biologie a lékařství, přes zemědělství, vědy o zvířatech, biochemii, bio-kontrolu, biodynamiku, bio-inženýrství, bio-informatiku a bio-komputaci, bio-materiály, bio-medicínské inženýrství, bio-medicínské systémy a zobrazování, bio-molekulární inženýrství, bio-monitoring, biofyziku, buněčnou biologii, ekologii, vědy týkající se životního prostředí, potravinářské nauky, genetiku a genomiku, mikrobiologii, molekulární biologii, nanobiotechnologii, neurovědy, rostlinné nauky, proteomiku až k tkáňovému inženýrství.
Genetické inženýrství je vědeckou disciplínou biotechnologie, zahrnuje řadu technik používaných ke zkoumání a/nebo úpravě genetické stavby buněk nebo organismů. Za pomoci technických a enzymatických „nástrojů“ genetického inženýrství je možné izolovat, zmnožovat, definovat, vybírat, rušit, vkládat, klonovat, přestavovat nebo přenášet specifické sekvence DNA. Vložení sekvencí DNA do živých buněk z jiných organismů může mít za následek produkci proteinů kódovaných vnesenou DNA; jelikož genetický kód je univerzální u všech organismů. Tímto způsobem genetické inženýrství umožňuje produkci buněk nebo organismů, které jsou uzpůsobeny nové situaci nebo naprogramované k specifickým novým úkolům. Organismy, které nesou novou genetickou informaci se nazývají „rekombinantní“ nebo „transgenní“. Zákonodárci se usnesli nazývat takové transgenní organismy „geneticky modifikované organismy“ – GMO. Mezinárodní protokol o biologické bezpečnosti používá termín LMO Living Modified Organisms nebo-li živé modifikované organismy, aby byl vyzdvižen jejich potenciál množit se a růst v životním prostředí.
První experiment genetického inženýrství byl publikován v roce 1973 Herbertem Boyerem a Stanley Cohenem v Kalifornii. Bakteriální enzymy (restrikční endonuklázy) rozdělí DNA ve specifických místech. Z bakterie odolné proti antibiotiku kanamycin byly izolovány sekvence DNA, které nesou gen pro odolnost na toto antibiotikum. Další enzym, DNA ligáza, spojí fragmenty DNA a vloží je do kružnicových molekul bakteriální DNA zvaných plasmidy. Plasmidy mají přirozenou schopnost vstupovat do bakteriální buňky přenesly gen pro odolnost proti kanamycinu do hostitelské bakterie. Bakterie odolné proti kanamycinu se zjišťují tím, že přežijí a rostou v prostředí, které obsahuje toto antibiotikum. Tento experiment demonstroval úspěšný přenos genu pro odolnost proti antibiotiku kanamycinu z jednoho druhu bakterií na druhý.
Technologie zvaná DNA klonování (nebo molekulární klonování) umožňuje vědcům selektivně zmnožovat specifický úsek DNA živého organismu právě tím, že se vloží do bakteriálního plasmidu a bakterie se pomnoží. Jelikož je kód čtyř bází DNA univerzální, mohou se použít části DNA (geny) z jakéhokoliv zdroje. Výsledný organismus (označovaný jako rekombinantní) může produkovat plasmidy s cizí DNA ve velkých množstvích pro další použití. Navíc hostitelský organismus může produkovat protein kódovaný touto DNA. Touto cestou se bakteriemi či kvasinkami vyrábí terapeutické látky jako humánní inzulín pro diabetiky, růstový hormon, faktor srážení krve a jiné.
Termín GMO (geneticky modifikovaný organismus) označuje organismus, jehož přirozený genetický materiál byl pozměněn prostřednictvím techniky genetického inženýrství. Bakterie, plísně, rostliny, hmyz, ryby či savci mohou být geneticky modifikováni, v důsledku čehož se stávají transgenními nebo rekombinantními. GMO je obecný termín pro takto modifikované organismy (GM bakterie, GM plodiny atd.). GMO se liší od svých přirozených protějšků jednou či několika biologickými vlastnostmi, například jsou schopné vyrábět nový protein, který nebyly schopné vyrábět předtím, anebo naopak nevyrábějí protein, který předtím mateřský organismus produkoval.
Mezinárodní protokol o biologické bezpečnosti používá termín Živé modifikované organismy (Living Modified Organisms - LMO) , aby byl vyzdvižen jejich potenciál k množení se a odlišil organismus od produktu (např. potraviny), který je z nich vyroben. Nicméně, zkrácená formulace „GM potraviny“ označuje potraviny vyráběné z GMO.
Genomika může být definována jako vědecké studium genomů. Genom obsahuje všechen genetický materiál a genetickou informaci organismu. Genomika se zaměřuje na identifikaci a analýzu role genů ve struktuře a růstu organismu ve zdraví i v nemoci. Poté co byla sekvence DNA genomu organismu určena, nabízí analýza údajů DNA detailní porozumění genetické informaci. Genomika pomáhá vrhnout světlo na vývoj a fungování organismu. Studium modelových organismů pomáhá zlepšovat znalosti o lidské biologii, a tak položit základ pro vývoj nových lékařských přístupů.
Studium genomů rostlin je nutné pro zlepšení jejich přizpůsobení specifickým lidským potřebám, extrémním podmínkám nebo jejich odolnosti proti škůdcům. Genomika také slouží k optimalizaci mikroorganismů pro účely efektivnějších výrobních procesů, které vyžadují méně energie a brání poškození životního prostředí.
Genomika se zaměřuje na identifikaci a studium struktury a funkce celé DNA organismu nebo jejího specifického souboru sekvencí. Je to rychle rostoucí, interdisciplinární pole, ve kterém hraje zásadní roli hlavně bio-informatika kvůli zpracování obrovských množství produkovaných dat. Genomika má významnou vědeckou i ekonomickou hodnotu. Některé cíle jsou:
www.ornl.gov/sci/techrsources/Human_Genome/home.shtml
Proteomika může být definována jako vědecké studium kompletního souboru proteinů organismu. Skladba proteinů buňky (proteom) je dynamická, záleží na jejím biologickém statutu a na prostředí. Tudíž proteomika studuje proteiny určité buňky či tkáně v daném stavu a za definovaných podmínek. Soustřeďuje se na roli těchto proteinů ve struktuře, funkci a statutu (zdravý či nemocný) organismu. Proteomika identifikuje, charakterizuje a kvantifikuje proteiny, a tak poskytuje detailní a komplexní údaje o specifických biologických systémech. Je naděje, že s těmito údaji se podaří objevit příslušné metabolické dráhy a mechanismy. Konečným cílem je lepší pochopení složitých mechanismů podílejících se na udržení života.
Proteomika identifikuje a analyzuje expresi proteinů v buňkách za různých podmínek, za účelem osvětlení biochemických a fyziologických mechanismů na molekulární úrovni. Buňka může snadno obsahovat i 10.000 proteinů v jakémkoliv bodě v čase – nicméně, skladba proteomů se neustále mění, protože proteiny se rychle syntetizují a rozkládají. Vědci vytvořili mocné analytické nástroje, které identifikují i kvantifikují buněčné proteiny. Pro zpracování obrovských množství údajů slouží automatizované, vysoce výkonné metody. Mimoto proteomika je komplexní disciplínou kombinující know-how biologie, inženýrství, chemie a bio-informatiky.
Inzulín, životně důležitý pro vzrůstající počty diabetiků, byl prvním humánním proteinem vyráběným mikroorganismy. Dnes se vyrábí celá řada léčebně významných proteinů jako např. interferonů. V lidském těle jsou přítomny v tak nízkých koncentracích, že není možné je izolovat a pokud ano, stalo se několikrát, že se s nimi přenesly nemoci. Výroba syntetických vakcín proti malárii, vzteklině a hepatitidě B v mikroorganismech je dalším příkladem biotechnologie. Dále:
Geneticky upravené plodiny jsou již k dispozici v mnoha zemích na světě. Takové plodiny zahrnují sóju, bavlnu, kukuřici, dýně, brambory, řepku, tabák, papáju a karafiáty.
Proteinové produkty a užitečné enzymy jsou k dispozici pro potravinářský a krmný průmysl. Bakterie, nižší houby (plísně) a kultivované savčí buňky i jejich části nebo jejich enzymy se používají v průmyslové výrobě, kde jsou biologické procesy často efektivnější a mají nižší ekologický dopad než tradičně používané chemické procesy.
BIOTRIN MĚNÍ LOGO
NOVÉ ČÍSLO BULLETINU SVĚT BIOTECHNOLOGIÍ
uspořádali jsme pro vás
SEMINÁŘ
Záznam a podcast jsou dostupné na YouTube
ZPRÁVA Z KONFERENCE
NBT - naděje v boji s klimatickou změnou
uspořádali jsme pro vás
NBT KONFERENCI