Biotechnologie

Insuline cristaux

La biotechnologie est une technologie basée sur la biologie , en particulier lorsqu'il est utilisé dans l'agriculture , sciences de l'alimentation et la médecine . L' Organisation des Nations Unies Convention sur la diversité biologique définit la biotechnologie comme:

Toute application technologique qui utilise des systèmes biologiques, des organismes vivants ou des dérivés de celui-ci, pour réaliser ou modifier des produits ou des procédés à usage spécifique.

La biotechnologie est souvent utilisé pour désigner technologie du génie génétique du 21ème siècle, mais le terme englobe une gamme plus large et l'histoire du processus de modification des organismes biologiques selon les besoins de l'humanité, qui remonte aux modifications initiales de plantes indigènes dans les cultures vivrières améliorées grâce et la sélection artificielle hybridation. Bioengineering est la science sur laquelle toutes les applications biotechnologiques sont fondées. Avec le développement de nouvelles approches et de techniques modernes, industries biotechnologiques traditionnels sont également l'acquisition de nouveaux horizons pour leur permettre d'améliorer la qualité de leurs produits et d'augmenter la productivité de leurs systèmes.

Avant 1971, le terme, la biotechnologie, a été utilisé principalement dans le transformation des aliments et de l'agriculture industries. Depuis les années 1970, il a commencé à être utilisé par l'establishment scientifique occidentale de se référer à des techniques en laboratoire en cours de développement dans la recherche biologique, tels que ADN recombinant ou procédés à base de culture de tissus, ou transfert horizontal de gènes dans les plantes vivantes, en utilisant des vecteurs tels que le bactéries Agrobacterium pour transférer l'ADN dans un organisme hôte. En fait, le terme doit être utilisé dans un sens beaucoup plus large pour décrire l'ensemble des méthodes, à la fois ancienne et moderne, utilisé pour manipuler des matériaux organiques pour atteindre les exigences de la production alimentaire. Donc, le terme peut être défini comme, «L'application des connaissances autochtones et / ou scientifique à la gestion des (parties de) des micro-organismes ou de cellules et de tissus d'organismes supérieurs, de sorte que ces biens et services d'utilisation approvisionnement de l'industrie alimentaire et ses consommateurs.

Biotechnologie combine disciplines comme la génétique , la biologie moléculaire, la biochimie , embryologie et biologie cellulaire, qui sont à son tour lié à des disciplines pratiques comme génie chimique, technologie de l'information, et robotique. Patho-biotechnologie décrit l'exploitation des agents pathogènes ou pathogènes composés dérivés pour effet bénéfique.

Histoire

Brewing était une des premières applications de la biotechnologie

L'utilisation la plus pratique de la biotechnologie, qui est encore aujourd'hui, est la culture de plantes pour produire des aliments adaptés à l'homme. Agriculture a été théorisé être devenu la manière dominante de produire des aliments depuis le Révolution néolithique. Les processus et les méthodes de l'agriculture ont été affinés par d'autres sciences mécaniques et biologiques depuis sa création. Grâce à la biotechnologie début, les agriculteurs ont pu choisir les cultures les mieux adaptées et plus haut rendement pour produire assez de nourriture pour soutenir une population croissante. D'autres utilisations de la biotechnologie ont été nécessaires car les cultures et les champs sont devenus de plus en plus grandes et difficiles à maintenir. Organismes spécifiques et organisme sous-produits ont été utilisés pour fertiliser, de restaurer l'azote , et lutter contre les ravageurs. Tout au long de l'utilisation des agriculteurs de l'agriculture ont par inadvertance modifié la génétique de leurs cultures à travers les initiant à de nouveaux environnements et de leur élevage avec d'autres plantes - l'une des premières formes de la biotechnologie. Cultures telles que celles de la Mésopotamie , l'Egypte et le Pakistan ont développé le processus de brassage de la bière. Il est toujours fait par le même procédé de base de l'utilisation de grains maltés (contenant des enzymes) pour convertir l'amidon en grains de sucre, puis en ajoutant des levures spécifiques pour produire la bière. Dans ce processus, les hydrates de carbone dans les grains sont répartis en des alcools tels que l'éthanol. Indiens anciens a également utilisé les jus de la plante éphédra Vulgaris et utilisés pour appeler Soma. Plus tard, d'autres cultures produites le processus de Fermentation de l'acide lactique qui a permis la fermentation et de la conservation d'autres formes de nourriture. La fermentation a été également utilisé dans cette période de temps pour produire du pain levé. Bien que le processus de fermentation n'a pas été entièrement compris avant Louis Pasteur travaux s 'en 1857, ce est encore la première utilisation de la biotechnologie pour convertir une source de nourriture en une autre forme.

Combinaisons de plantes et d'autres organismes ont été utilisés comme dans de nombreux médicaments premières civilisations. Depuis dès 200 avant JC, les gens ont commencé à utiliser des quantités d'agents infectieux ou handicapées minutes à se immuniser contre les infections. Ces processus similaires et ont été affinés dans la médecine moderne et ont conduit à de nombreux développements tels que les antibiotiques , vaccins, et d'autres méthodes de combat la maladie.

Au début du XXe siècle, les scientifiques ont acquis une meilleure compréhension des microbiologie et moyens explorés de la fabrication de produits spécifiques. En 1917, Chaim Weizmann d'abord utilisé une culture microbiologique pur dans un procédé industriel, celui de la fabrication amidon de maïs en utilisant Clostridium acetobutylicum pour produire de l'acétone , dont le Royaume-Uni avait désespérément besoin pour fabriquer explosifs au cours de la Première Guerre mondiale .

Le domaine de la biotechnologie moderne est pensé pour avoir largement commencé 16 juin 1980 , lorsque la Cour suprême des États-Unis a statué qu'un génétiquement modifié micro-organisme peut être brevetée dans le cas de Diamond v. Chakrabarty. D'origine indienne, Ananda Chakrabarty, travaillant pour General Electric, a mis au point une bactérie (dérivé du Genre Pseudomonas) capable de décomposer le pétrole brut, dont il a proposé d'utiliser dans le traitement des déversements de pétrole.

Revenu dans l'industrie devrait croître de 12,9% en 2008. Un autre facteur influençant la réussite du secteur de la biotechnologie est une législation améliorée intellectuelle des droits de propriété - et exécution - dans le monde entier, ainsi que la demande renforcée pour les produits médicaux et pharmaceutiques pour faire face à un vieillissement , et de la population en difficulté, des États-Unis.

La demande croissante pour les biocarburants devrait être de bonnes nouvelles pour le secteur de la biotechnologie, avec le Ministère de l'Énergie estimation éthanol utilisation pourrait réduire la consommation américaine de carburant dérivé du pétrole jusqu'à 30% en 2030. Le secteur de la biotechnologie a permis à l'industrie de l'agriculture des États-Unis d'accroître rapidement son approvisionnement en maïs et le soja - les principales entrées en biocarburants - par développer semences génétiquement modifiées qui sont résistantes aux parasites et à la sécheresse. En augmentant la productivité agricole, la biotechnologie joue un rôle crucial pour assurer que les objectifs de production de biocarburants sont atteints.

Applications

La biotechnologie a des applications dans quatre secteurs industriels majeurs, y compris les soins de santé (médicaux), la production agricole et de l'agriculture, non alimentaire (industriel) utilise des cultures et d'autres produits (par exemple, plastiques biodégradables, l'huile végétale, les biocarburants ), et les utilisations de l'environnement.

Par exemple, une application de la biotechnologie est dirigé de l'utilisation d'organismes pour la fabrication des produits biologiques (les exemples comprennent la bière et le lait produits). Un autre exemple utilise naturellement présentes bactéries par l'industrie minière biolixiviation. La biotechnologie est également utilisée pour recycler, traiter les déchets, nettoyer les sites contaminés par les activités industrielles ( bioremédiation), et également pour produire armes biologiques.

Une série de termes dérivés ont été inventé pour identifier plusieurs branches de la biotechnologie, par exemple:

• La biotechnologie rouge est appliqué à médicales processus. Quelques exemples sont la conception des organismes pour produire des antibiotiques , et l'ingénierie de guérisons génétiques par la manipulation génomique.

Installation de rose qui a commencé comme les cellules cultivées dans une culture tissulaire

• La biotechnologie verte est la biotechnologie appliquée à l'agriculture processus. Un exemple serait la sélection et la domestication des plantes par micropropagation. Un autre exemple est la conception de plantes transgéniques de croître dans des conditions environnementales spécifiques ou en présence (ou l'absence) de certains produits chimiques agricoles. Un espoir est que la biotechnologie verte peut produire des solutions plus respectueuses de l'environnement que l'agriculture industrielle traditionnelle. Un exemple de ceci est l'ingénierie d'une plante pour exprimer une pesticide, éliminant ainsi la nécessité d'une application externe de pesticides. Un exemple de ceci serait Maïs Bt. Si oui ou non les produits de biotechnologie verts comme ce sont finalement plus respectueux de l'environnement est un sujet de débat.

• La biotechnologie blanche, aussi connu comme la biotechnologie industrielle, est la biotechnologie appliquée à l'industrie des processus. Un exemple est la conception d'un organisme pour produire un produit chimique utile. Un autre exemple est l'aide de enzymes industrielles comme catalyseurs à soit produisent des substances chimiques de valeur ou détruire les substances chimiques dangereuses / polluantes. La biotechnologie blanche a tendance à consommer moins de ressources que les procédés traditionnels utilisés pour produire des biens industriels.

• La biotechnologie bleue est un terme qui a été utilisé pour décrire la applications aquatiques de la biotechnologie marine et, mais son utilisation est relativement rare.

• Les investissements et la production économique de tous ces types de biotechnologies appliquées forment ce qui a été décrit comme le bioéconomie.

• Bioinformatique est un domaine interdisciplinaire qui traite des problèmes biologiques en utilisant des techniques de calcul, et rend l'organisation et l'analyse des données biologiques possible rapide. Le champ peut aussi être nommé à la biologie que de calcul, et peut être définie comme «la biologie conceptualisation en termes de molécules, puis en appliquant des techniques informatiques de comprendre et d'organiser les informations associées à ces molécules, sur une grande échelle." Bioinformatique joue un rôle clé dans divers domaines, tels que la génomique fonctionnelle, génomique structurale, et protéomique, et forme un élément clé dans le secteur de la biotechnologie et pharmaceutique.

Médecine

En médecine, la biotechnologie moderne trouve des applications prometteuses dans des domaines tels que

• pharmacogénomique;
• la production de drogue;
• tests génétiques; et
• la thérapie génique.

Pharmacogénomique

Puce puces à ADN - Certains peut faire autant que d'un million de tests sanguins à la fois

La pharmacogénomique est l'étude de la façon dont le patrimoine génétique d'un individu affecte la réponse de son / son corps aux médicaments. Ce est un mot inventé dérivé des mots « pharmacologie »et« génomique ». Il est donc l'étude de la relation entre les produits pharmaceutiques et de la génétique. La vision de la pharmacogénomique est d'être capable de concevoir et de produire des médicaments qui sont adaptés à la constitution génétique de chaque personne.

Résultats de la pharmacogénomique dans les avantages suivants:

1. Le développement de médicaments sur mesure. Utilisation de la pharmacogénomique, les compagnies pharmaceutiques peuvent créer des médicaments sur la base des protéines , des enzymes et des molécules d'ARN qui sont associés à des gènes et des maladies spécifiques. Ces médicaments sur mesure promettent non seulement de maximiser les effets thérapeutiques mais aussi pour diminuer les dommages aux cellules saines voisines.

2. méthodes plus précises de détermination des doses de médicaments appropriés. Connaître la génétique d'un patient permettra aux médecins de déterminer la façon dont son / son corps peut traiter et métaboliser un médicament. Ceci permet d'optimiser la valeur de la médecine et de diminuer le risque de surdosage.

3. Améliorations dans le processus de découverte de médicaments et approbation. La découverte de thérapies potentielles sera plus facile en utilisant des cibles génomiques. Les gènes ont été associés à de nombreuses maladies et de troubles. Avec la biotechnologie moderne, ces gènes peuvent être utilisés comme cibles pour le développement de nouvelles thérapies efficaces, ce qui pourrait raccourcir considérablement le processus de découverte de médicaments.

4. vaccins mieux. Vaccins plus sûrs peuvent être conçus et fabriqués par des organismes transformés par génie génétique. Ces vaccins seront déclencher la réponse immunitaire sans les risques découlent de l'infection. Ils seront peu coûteux, stable, facile à stocker, et susceptible d'être conçu pour exécuter plusieurs souches du pathogène à la fois.

Produits pharmaceutiques

image générée par ordinateur de hexamères d'insuline soulignant le triple symétrie , les zinc ions tenant ensemble, et le résidus histidine zinc impliquées dans la liaison.

La plupart des médicaments pharmaceutiques traditionnels sont des molécules relativement simples qui ont été trouvés principalement par essai et erreur pour traiter les symptômes d'une maladie ou d'une maladie. Biopharmaceuticals sont de grosses molécules biologiques appelés protéines et ceux-ci ciblent généralement les mécanismes et les voies sous-jacentes d'une maladie (mais pas toujours, comme ce est le cas avec l'utilisation de l'insuline pour traiter diabète de type 1, en tant que le traitement traite que les symptômes de la maladie, pas la cause sous-jacente qui est l'auto-immunité); ce est une industrie relativement jeune. Ils peuvent traiter avec les objectifs du humains qui peuvent ne pas être accessibles avec des médicaments traditionnels. Un patient est généralement dosé avec une petite molécule par l'intermédiaire d'un comprimé pendant une grosse molécule est typiquement injecté.

Les petites molécules sont fabriqués par la chimie des molécules plus grandes, mais sont créés par des cellules telles que celles trouvées dans le corps humain vivant: par exemple, cellules bactériennes, cellules de levure, des cellules animales ou végétales.

La biotechnologie moderne est souvent associée à l'utilisation d'organismes génétiquement modifiés des microorganismes tels que E. coli ou de levure pour la production de substances telles que de synthèse de l'insuline ou des antibiotiques . Il peut également se référer à des animaux transgéniques ou plantes transgéniques, tels que Maïs Bt. Des cellules de mammifères génétiquement modifiés, tels que Des cellules d'ovaire de hamster chinois (CHO), sont également utilisés pour la fabrication de certains produits pharmaceutiques. Une autre nouvelle application de la biotechnologie prometteuse est le développement de produits pharmaceutiques d'origine végétale fait.

La biotechnologie est aussi couramment associé à des percées historiques dans de nouvelles thérapies médicales pour traiter hépatite B, l'hépatite C, les cancers , l'arthrite, l'hémophilie , des fractures osseuses, la sclérose en plaques , et troubles cardio-vasculaires. L'industrie de la biotechnologie a également joué un rôle dans le développement de dispositifs de diagnostic moléculaire que peut être utilisé pour définir la population cible de patients pour une biopharmaceutique donné. Herceptin, par exemple, est le premier médicament approuvé pour une utilisation avec un test de diagnostic correspondant et est utilisé pour traiter le cancer du sein chez les femmes dont les cellules cancéreuses expriment la protéine HER2.

La biotechnologie moderne peut être utilisé pour fabriquer des médicaments existants relativement facilement et à moindre coût. Les premiers produits génétiquement modifiés étaient médicaments destinés à traiter des maladies humaines. Pour citer un exemple, en 1978 Genentech a développé humanisé synthétique insuline en rejoignant son gène avec un Vecteur plasmidique inséré dans la bactérie Escherichia coli. L'insuline, largement utilisé pour le traitement du diabète, a été précédemment extraite de pancréas d'animaux d'abattoir (bovins et / ou de porcs). La bactérie génétiquement modifié résultant a permis à la production de grandes quantités d'insuline humaine synthétique à un coût relativement faible, bien que les économies de coûts ont été utilisées pour augmenter les profits pour les fabricants, pas répercutés sur les consommateurs ou leurs fournisseurs de soins de santé. Selon une étude réalisée par la Fédération Internationale du Diabète (FID) sur l'accès et la disponibilité de l'insuline dans ses pays membres 2003, l'insuline synthétique «humain» est considérablement plus cher dans la plupart des pays où la fois synthétique et l'insuline animale «humain» sont commercialement disponibles: par exemple au sein des pays européens, le prix moyen de l'insuline synthétique «humain» était deux fois plus élevé que le prix de l'insuline de porc. Pourtant, dans son énoncé de position, l'armée israélienne écrit que «il n'y a pas des preuves accablantes à préférer une espèce d'insuline sur une autre» et «[modernes hautement purifiés,] insulines animales restent une alternative tout à fait acceptable.

La biotechnologie moderne a évolué, ce qui permet de produire plus facilement et relativement bon marché hormone de croissance humaine, facteurs de coagulation pour les hémophiles , médicaments pour la fertilité, érythropoïétine et d'autres drogues. La plupart des médicaments d'aujourd'hui sont basées sur environ 500 cibles moléculaires. Connaissances en génomique des gènes impliqués dans les maladies, les voies de la maladie, et les sites de réponse aux médicaments devraient conduire à la découverte de milliers d'autres nouvelles cibles.

Les tests génétiques

L'électrophorèse sur gel

Les tests génétiques implique l'examen direct de l' ADN molécule elle-même. Un scientifique balaye l'échantillon d'ADN d'un patient pour séquences mutées.

Il existe deux grands types de tests génétiques. Dans le premier type, un chercheur peut concevoir de petits morceaux de l'ADN ("sondes") dont les séquences sont complémentaires des séquences mutées. Ces sondes vont chercher leur complément parmi les paires de bases du génome d'un individu. Si la séquence mutée est présente dans le génome du patient, la sonde se lie à elle et le drapeau de la mutation. Dans le second type, un chercheur peut procéder à l'essai de gène en comparant la séquence de bases de l'ADN dans le gène d'un patient à une maladie chez des individus sains ou de leur progéniture.

Les tests génétiques est maintenant utilisé pour:

• Déterminer le sexe
• Le dépistage des porteurs, ou l'identification des individus non affectés qui portent une copie d'un gène d'une maladie qui nécessite deux copies de la maladie de manifester
• Le dépistage de diagnostic prénatal
• Le dépistage néonatal
• Un dépistage présymptomatique pour prédire maladies à déclenchement tardif
• Un dépistage présymptomatique pour estimer le risque de développer des cancers adultes d'apparition
• Diagnostic conformationnels des individus symptomatiques
• Tests médico-légaux / identité

Certains tests génétiques sont déjà disponibles, bien que la plupart d'entre eux sont utilisés dans les pays développés. Les tests actuellement disponibles peuvent détecter des mutations associées à des troubles génétiques rares telles que la fibrose kystique , l'anémie à hématies falciformes , et la maladie de Huntington . Récemment, des essais ont été développés pour détecter une mutation d'une poignée de conditions plus complexes, tels que ceux du sein, de l'ovaire et les cancers du côlon. Cependant, les tests génétiques peuvent ne pas détecter toutes les mutations associées à une condition particulière parce que beaucoup sont encore inconnus, et ceux qu'ils ne détectent peuvent présenter des risques différents pour différentes personnes et des populations.

Les questions controversées

La bactérie E. coli est régulièrement modifié génétiquement.

Plusieurs questions ont été soulevées concernant l'utilisation des tests génétiques:

1. Absence de guérison. Il ya encore un manque de traitement efficace ou de mesures de prévention de nombreuses maladies et conditions actuellement diagnostiqués ou prévus en utilisant des tests génétiques. Ainsi, révélant des informations sur le risque d'une maladie avenir qui n'a pas de remède existante présente un dilemme éthique pour les médecins.

2. Propriété et contrôle de l'information génétique. Qui posséder et de contrôler l'information génétique, ou des informations sur les gènes, les produits géniques, ou des caractéristiques héritées dérivé d'un individu ou un groupe de personnes comme communautés autochtones? Au niveau macro, il ya une possibilité d'une fracture génétique, avec les pays en développement qui ne ont pas accès à des applications médicales des biotechnologies être privé des avantages découlant de produits dérivés de gènes obtenus à partir de leurs propres personnes. En outre, l'information génétique peut poser un risque pour les groupes de la population des minorités car il peut conduire à la stigmatisation groupe.

Au niveau individuel, l'absence d'intimité et de protections juridiques contre la discrimination dans la plupart des pays peut conduire à une discrimination dans l'emploi ou de l'assurance ou autre utilisation abusive de l'information génétique personnelle. Cela soulève des questions telles que la confidentialité en génétique est différent du secret médical.

3. Questions de reproduction. Il se agit notamment de l'utilisation de l'information génétique dans la prise de décisions en matière de reproduction et la possibilité de modifier génétiquement les cellules reproductrices qui peuvent être transmis aux générations futures. Par exemple, la thérapie de la lignée germinale change pour toujours la composition génétique des descendants d'un individu. Ainsi, toute erreur dans la technologie ou du jugement peut avoir des conséquences de grande envergure. Les questions d'éthique comme des bébés sur mesure et le clonage humain ont également donné lieu à des controverses entre et parmi les scientifiques et les bioéthiciens, surtout à la lumière des abus passés avec l'eugénisme.

4. questions cliniques. Ce centre sur les capacités et les limites de médecins et d'autres fournisseurs de services de santé, les personnes identifiées à des conditions génétiques, et le grand public dans le traitement de l'information génétique.

5. Effets sur les institutions sociales. Les tests génétiques révèlent des informations sur les individus et leurs familles. Ainsi, les résultats des tests peuvent affecter la dynamique au sein des institutions sociales, en particulier la famille.

6. implications conceptuelles et philosophiques concernant la responsabilité humaine, le libre arbitre vis-à-vis de déterminisme génétique et les concepts de la santé et de la maladie.

La thérapie génique

La thérapie génique utilisant un Vecteur adénovirus. Un nouveau gène est inséré dans un vecteur d'adénovirus, qui est utilisé pour introduire la modification de l'ADN dans une cellule humaine. Si le traitement est efficace, le nouveau gène fera une fonctionnelle des protéines .

La thérapie génique peut être utilisée pour le traitement, voire de durcissement, les maladies génétiques et acquises comme le cancer et le SIDA en utilisant des gènes normaux pour compléter ou remplacer les gènes défectueux ou pour renforcer une fonction normale comme l'immunité. Il peut être utilisé pour cibler somatique (c.-à-corps) ou des cellules germinales (à savoir, l'oeuf et le sperme). Dans la thérapie génique somatique, le génome du receveur est modifié, mais cette modification ne est pas transmise à la génération suivante. En revanche, dans la thérapie génique de lignée germinale, les ovocytes et le sperme chez les parents sont modifiés dans le but de transmettre les modifications apportées à leur progéniture.

Il existe essentiellement deux façons de mettre en œuvre un traitement de thérapie génique:

1. Ex vivo, ce qui signifie "l'extérieur du corps" - cellules du sang ou du patient la moelle osseuse sont éliminées et cultivé dans le laboratoire. Ils sont ensuite exposés à un virus portant le gène désiré. Le virus pénètre dans les cellules, le gène désiré et devient partie intégrante de l'ADN des cellules. Les cellules sont laissées se développer dans le laboratoire avant d'être renvoyé au patient par injection dans une veine.

2. In vivo, ce qui signifie "l'intérieur du corps" - Pas de prélever des cellules de l'organisme du patient. Au lieu de cela, les vecteurs sont utilisés pour délivrer le gène souhaité à des cellules dans le corps du patient.

Actuellement, l'utilisation de la thérapie génique est limité. La thérapie génique somatique est principalement au stade expérimental. La thérapie génique germinale est le sujet de beaucoup de discussions, mais il ne est pas activement recherchée dans les grandes animaux et les êtres humains.

En Juin 2001, plus de 500 essais cliniques de thérapie génique impliquant environ 3500 patients ont été identifiés dans le monde entier. Environ 78% d'entre eux sont aux États-Unis, avec l'Europe ayant 18%. Ces essais portent sur différents types de cancer, bien que d'autres maladies multigéniques sont à l'étude ainsi. Récemment, deux enfants nés avec trouble de déficit immunitaire combiné sévère («SCID») auraient été guéri après avoir reçu des cellules génétiquement modifiées.

La thérapie génique rencontre de nombreux obstacles avant de devenir une approche pratique pour traiter la maladie. Au moins quatre de ces obstacles sont comme suit:

1. outils de prestation de Gene. Les gènes sont insérés dans le corps en utilisant des supports de gènes appelés vecteurs. Les vecteurs les plus courants sont à présent des virus qui ont évolué de manière encapsulation et délivrant leurs gènes à des cellules humaines d'une manière pathogène. Les scientifiques de manipuler le génome du virus en supprimant les gènes pathogènes et en insérant les gènes thérapeutiques. Cependant, alors que les virus sont efficaces, ils peuvent introduire des problèmes tels que la toxicité, les réponses immunitaires et inflammatoires, et le contrôle de gènes et les questions de ciblage.

2. la connaissance limitée des fonctions des gènes. Les scientifiques savent actuellement les fonctions de seulement quelques gènes. Ainsi, la thérapie génique peut traiter que certains gènes qui provoquent une maladie particulière. Pire encore, on ne sait pas exactement si les gènes ont plus d'une fonction, ce qui crée de l'incertitude quant à savoir si le remplacement de ces gènes est en effet souhaitable.

3. troubles multigéniques et effet de l'environnement. La plupart des troubles génétiques impliquent plus d'un gène. En outre, la plupart des maladies impliquent l'interaction de plusieurs gènes et l'environnement. Par exemple, de nombreuses personnes atteintes de cancer non seulement héritent du gène de la maladie pour le trouble, mais ne aurait également pas hériter des gènes spécifiques de suppresseurs de tumeurs. Alimentation, l'exercice, le tabagisme et d'autres facteurs environnementaux peuvent aussi avoir contribué à leur maladie.

4. Les coûts élevés. Depuis la thérapie génique est relativement nouveau et à un stade expérimental, ce est un traitement coûteux d'entreprendre. Cela explique pourquoi les études actuelles se concentrent sur les maladies couramment trouvés dans les pays développés, où plus de gens peuvent se permettre de payer pour le traitement. Il peut prendre des décennies avant que les pays en développement peuvent tirer parti de cette technologie.

Projet du génome humain

Image de la Human Genome Project DNA Replication (HGP)

Le Human Genome Project est une initiative du Département américain de l'énergie ("DOE") qui vise à générer une séquence de référence de haute qualité pour l'ensemble du génome humain et d'identifier tous les gènes humains.

Le DOE et ses organismes prédécesseurs ont été assignés par le Congrès américain pour développer de nouvelles ressources et des technologies de l'énergie et de poursuivre une meilleure compréhension des risques environnementaux posés par leur production et leur utilisation potentielle et la santé. En 1986, le DOE a annoncé son Initiative du génome humain. Peu de temps après, les Instituts de Santé DOE et nationale a élaboré un plan pour un projet conjoint du génome humain («HGP»), qui a débuté officiellement en 1990.

Le HGP était initialement prévu pour durer 15 ans. Cependant, les progrès technologiques rapides et une participation mondiale a accéléré sa date d'achèvement à 2003 (ce qui en fait un projet de 13 ans). Déjà, il a permis à des chasseurs de gènes pour identifier les gènes associés à plus de 30 troubles.

Clonage

Le clonage implique l'enlèvement du noyau d'une cellule et son placement dans une cellule d'ovule non fécondé dont le noyau a été soit désactivé ou enlevé.

Il existe deux types de clonage:

1. Le clonage reproductif. Après quelques divisions, la cellule d'oeuf est placé dans un utérus où il est autorisé à se développer en un foetus qui est génétiquement identique au donneur du noyau d'origine.

2. Le clonage thérapeutique. L'oeuf est placé dans un Boîte de Pétri où il se développe dans les cellules souches embryonnaires, qui ont montré des potentiels pour le traitement de plusieurs maladies.

En Février 1997, le clonage est devenu le centre d'attention des médias quand Ian Wilmut et ses collègues de l'Institut Roslin a annoncé le clonage réussi d'un mouton, Dolly, des glandes mammaires d'une femelle adulte. Le clonage de Dolly a apparente pour beaucoup que les techniques utilisées pour la produire pourraient un jour être utilisés pour cloner des êtres humains. Ce agité beaucoup de controverse en raison de ses implications éthiques.

Agriculture

Améliorer le rendement des cultures

En utilisant les techniques de la biotechnologie moderne, un ou deux gènes peuvent être transférés à une variété de culture hautement développée pour donner un nouveau personnage qui augmenterait son rendement (30). Cependant, tandis que les augmentations du rendement des cultures sont les applications les plus évidentes de la biotechnologie moderne dans l'agriculture, ce est aussi la plus difficile. Techniques de génie génétique actuelles fonctionnent le mieux pour les effets qui sont contrôlées par un seul gène. Un grand nombre des caractéristiques génétiques associés à la production (par exemple, une croissance accrue) sont commandés par un grand nombre de gènes, dont chacun a un effet minimal sur le rendement global (31). Il est, par conséquent, beaucoup de travail scientifique à faire dans ce domaine.

Réduction de la vulnérabilité des cultures aux stress environnementaux

Cultures contenant des gènes qui leur permettront de résister à des stress biotiques et abiotiques peuvent être développés. Par exemple, la sécheresse et un sol excessivement salée sont deux importantes facteurs limitant la productivité des cultures. Biotechnologistes étudient plantes qui peuvent faire face à ces conditions extrêmes dans l'espoir de trouver les gènes qui leur permettent de le faire et, éventuellement, le transfert de ces gènes aux cultures plus souhaitables. Un des derniers développements est l'identification d'un gène végétal, Au-DBF2, à partir de cresson Thale, un petit mauvaises herbes qui est souvent utilisé pour la recherche de la plante car il est très facile à cultiver et son code génétique est bien tracée. Lorsque ce gène a été inséré dans tomates et tabac cellules (voir interférence ARN), les cellules étaient capables de résister à des contraintes environnementales comme le sel, la sécheresse, le froid et la chaleur, beaucoup plus que les cellules ordinaires. Si ces résultats préliminaires se avèrent positifs dans des essais plus importants, puis à-DBF2 gènes peuvent aider dans les cultures d'ingénierie qui peuvent mieux résister aux environnements difficiles (32). Les chercheurs ont également créé plants de riz transgéniques qui sont résistantes à riz virus de la marbrure jaune (RYMV). En Afrique, ce virus détruit la majorité des cultures de riz et rend les plantes capables de survivre plus sensibles aux infections fongiques (33).

Qualités nutritionnels des cultures vivrières

Protéines dans les aliments peuvent être modifiés pour augmenter leurs qualités nutritionnelles. Protéines dans les légumineuses et les céréales peuvent être transformées pour fournir les acides aminés nécessaires par les êtres humains pour une alimentation équilibrée (34). Un bon exemple est le travail des professeurs Ingo Potrykus et Peter Beyer sur le soi-disant Goldenrice (voir ci-dessous).

Amélioration de goût, la texture ou l'apparence de la nourriture

La biotechnologie moderne peut être utilisé pour ralentir le processus de détérioration, de sorte que les fruits peut mûrir plus longtemps sur la plante et ensuite être transporté vers le consommateur avec une durée de vie encore raisonnable. Ceci améliore le goût, la texture et l'aspect du fruit. Plus important encore, il pourrait élargir le marché pour les agriculteurs des pays en développement en raison de la réduction des pertes.

Le premier produit alimentaire génétiquement modifié était une tomate qui a été transformé en retarder la maturation (35). Les chercheurs de l'Indonésie , la Malaisie , la Thaïlande , les Philippines et le Vietnam travaillent actuellement sur mûrissement retardé la papaye en collaboration avec le Université de Nottingham et Zeneca (36).

Biotechnologie dans la production de fromage: enzymes produites par des micro-organismes fournissent une alternative à la présure animale - un coagulant de fromage - et une offre alternative pour fromagers. Cela élimine également possibles préoccupations du public avec des matériaux d'origine animale, bien qu'il n'y ait actuellement aucun plan pour développer le lait synthétique, ce qui rend cet argument moins convaincant. Enzymes offrent une alternative respectueuse des animaux à la présure animale. Tout en offrant une qualité comparable, ils sont théoriquement aussi moins coûteux.

Environ 85 millions de tonnes de farine de blé est utilisé chaque année pour cuire le pain. En ajoutant une enzyme appelée amylase maltogène à la farine, le pain reste frais plus longtemps. En supposant que 10 à 15% de pain est jeté, se il pouvait juste rester frais encore 5-7 jours, puis 2 millions de tonnes de farine par an pourraient être sauvées. Cela correspond à 40% du pain consommée dans un pays comme les Etats-Unis. Cela signifie plus de pain devient disponible sans augmentation de l'apport. En combinaison avec d'autres enzymes, pain peut également être plus grand, plus appétissante et mieux dans une gamme de moyens.

Réduction de la dépendance sur les engrais, les pesticides et autres produits agrochimiques

La plupart des applications commerciales actuelles de la biotechnologie moderne dans l'agriculture sont sur la réduction de la dépendance des agriculteurs agrochimiques. Par exemple, Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie du sol qui produit une protéine avec des qualités insecticides. Traditionnellement, un procédé de fermentation a été utilisé pour produire une pulvérisation d'insecticide à partir de ces bactéries. Sous cette forme, le Toxine Bt se produit comme un inactif protoxine, ce qui nécessite une digestion par un insecte pour être efficace. Il ya plusieurs toxines Bt et chacun est spécifique à certains insectes cibles. Les plantes cultivées ont été conçus pour contenir et exprimer les gènes de la toxine Bt, qu'elles produisent sous sa forme active. Quand un insecte sensible ingère le cultivar de culture transgénique exprimant la protéine Bt, il arrête l'alimentation et meurt à la suite de la fixation à la paroi de l'intestin toxine Bt peu après.Le maïs Bt est maintenant disponible dans le commerce dans un certain nombre de pays pour lutter contrela pyrale du maïs (un lépidoptère), qui est par ailleurs contrôlée par pulvérisation (un processus plus difficile).

Les cultures ont également été génétiquement modifiées pour acquérir une tolérance à large spectre herbicide. Le manque d'herbicides rentables avec une activité à large spectre et aucun dommage à la culture était une limitation cohérente dans la gestion des cultures contre les mauvaises herbes. Plusieurs applications de nombreux herbicides ont été utilisés en routine pour contrôler un large éventail d'espèces de mauvaises herbes nuisibles aux cultures agronomiques. gestion des mauvaises herbes a tendance à appuyer sur prélevée - autrement dit, les applications d'herbicides ont été pulvérisés en réponse aux infestations attendus plutôt qu'en réponse à des mauvaises herbes réelles actuelles. La culture mécanique et le désherbage à la main étaient souvent nécessaires pour contrôler les mauvaises herbes ne sont pas contrôlées par les applications d'herbicides. L'introduction de cultures tolérantes aux herbicides a le potentiel de réduire le nombre des herbicides ingrédients actifs utilisés pour la gestion des mauvaises herbes, réduisant le nombre d'applications d'herbicides faites au cours d'une saison, et l'augmentation de rendement due à l'amélioration de la gestion des mauvaises herbes et moins dommages à la culture. Les cultures transgéniques qui expriment la tolérance au glyphosate, le glufosinate et le bromoxynil ont été développés. Ces herbicides peuvent maintenant être pulvérisés sur les cultures transgéniques sans infliger de dégâts sur les cultures tout en tuant les mauvaises herbes à proximité (37).

De 1996 à 2001, la tolérance aux herbicides a été le trait le plus dominant présenter à des cultures transgéniques disponibles dans le commerce, suivie par la résistance aux insectes. En 2001, la tolérance aux herbicides déployée dans le soja , le maïs et le coton représentait 77% des 626 000 kilomètres carrés plantés de cultures transgéniques; Cultures Bt ont représenté 15%; et «gènes empilés" pour la tolérance aux herbicides et la résistance aux insectes utilisés à la fois dans le coton et le maïs représentaient 8% (38).

La production de nouvelles substances dans les plantes cultivées

Biotechnologie est appliquée pour de nouvelles utilisations autres que la nourriture. Par exemple, oléagineux peut être modifié pour produire des acides gras pour détergents, de substitution des carburants et des produits pétrochimiques. Pommes de terre , tomates, le riz , le tabac , la laitue , le carthame , et d'autres plantes ont été génétiquement modifié pour produire de l'insuline et certains vaccins. Si les futurs essais cliniques sont concluants, les avantages de vaccins comestibles seraient énormes, en particulier pour les pays en développement. Les plantes transgéniques peuvent être cultivés localement et à moindre coût. Homegrown vaccins devraient également éviter les problèmes logistiques et économiques posés par avoir à transporter les préparations traditionnelles sur de longues distances et à les garder à froid en transit. Et comme ils sont comestibles, ils ne doivent seringues, qui sont non seulement une charge supplémentaire dans les préparations de vaccins traditionnels, mais aussi une source d'infections en cas de contamination. Dans le cas de l'insuline dans des plantes transgéniques cultivées, il est bien établi que le système gastro-intestinal rompt la protéine vers le bas ce qui pourrait donc pas actuellement être administrée sous forme d'une protéine comestible. Toutefois, il peut être produit à un coût nettement inférieur à celui produit dans l'insuline coûteux, bioréacteurs. Par exemple, basé au Canada, Calgary, SemBioSys Genetics, Inc. annonce que son insuline de carthame-produit permettra de réduire les coûts unitaires de plus de 25% ou plus et de réduire les coûts en capital associés à la construction d'une usine de fabrication de l'insuline à l'échelle commerciale d'environ 100 millions de dollars par rapport aux installations traditionnelles de bioproduction.

Critique

Il ya un autre côté à la question de la biotechnologie agricole cependant. Il comprend augmenté l'utilisation d'herbicides et la résistance aux herbicides résultante, «super mauvaises herbes», résidus sur et dans les cultures vivrières, la contamination génétique des cultures non génétiquement modifiées qui ont blessé les agriculteurs biologiques et conventionnels, des dommages à la faune de glyphosate, etc.

Génie Biologique

L'ingénierie biotechnologique ou génie biologique est une branche de l'ingénierie qui met l'accent sur ​​les biotechnologies et les sciences biologiques. Il comprend différentes disciplines telles que le génie biochimique, génie biomédical, génie bio-procédés, l'ingénierie des biosystèmes et ainsi de suite. En raison de la nouveauté du champ, la définition d'un bioingénieur est encore indéfini. Cependant, il est en général une approche intégrée des fondamentaux des sciences biologiques et des principes d'ingénierie traditionnelles.

Bioingénieurs sont souvent employées pour développer les processus bio à partir de l'échelle du laboratoire à l'échelle industrielle. En outre, comme avec la plupart des ingénieurs, ils traitent souvent de questions de gestion, économiques et juridiques. Depuis brevets et la réglementation (par exemple de réglementation de la FDA aux États-Unis) sont des questions très importantes pour les entreprises de biotechnologie, bio-ingénieurs sont souvent tenus d'avoir des connaissances liées à ces questions.

Le nombre croissant d'entreprises de biotechnologie est susceptible de créer un besoin pour les bio-ingénieurs dans les années à venir. Beaucoup d'universités à travers le monde offrent maintenant des programmes de bio-ingénierie et de la biotechnologie (comme des programmes indépendants ou des programmes spécialisés dans les domaines du génie plus établis) ..

Les chercheurs et les personnes notables

• Canada:Frederick Banting,Lap-Chee Tsui,Tak Wah Mak,Lorne Babiuk
• L'Europe : Paul Nurse,Jacques Monod,Francis Crick
• Finlande:Leena Palotie
• Islande:Kari Stefansson
• Inde:Kiran Mazumdar-Shaw (Biocon)
• Irlande:Timothy O'Brien,Dermot Kelleher P
• Mexique:Francisco Zapata Bolívar,Luis Herrera-Estrella
• US:David Botstein,Craig Venter, Sydney Brenner, Eric Lander,Leroy Hood,Robert Langer,James J. Collins,Roger Beachy,Herbert Boyer,Michael West,Thomas Okarma,James D. Watson