ادغام دانش با فناوری

ادغام فناوری با دانش آن چیزی را می‌سازد که در ابتدا در جهان به‌عنوان معجزه فرض می‌شد و زیست‌فناوری (Biotechnology) را می‌توان به‌عنوان یک نمونه عالی در نظر گرفت که با آمیختن دانش زیست‌شناسی با فناوری، جهان را به مکانی بهتر برای افزایش کیفیت زندگی و کاهش رنج‌های انسان تبدیل می‌کند.

بیوتکنولوژی چیست؟

“Biotechnology” اصطلاحی است که توسط مهندس مجارستانی، کارل ارکی (Carl Ereky) ابداع شده‌است و طبق کنوانسیون سازمان ملل درمورد تنوع زیستی (biological) به‌صورت زیر تعریف می‌شود:

«هرگونه کاربرد فناوری، که از یک سیستم زیستی و یا ارگانیسم‌های زنده برای ساختن و یا اصلاح فرآیند یا محصولات برای یک بهره‌گیری خاص، استفاده گردد.»
ایده اصلاح محصولات، متناسب با کاربردهای خاص و مهندسی آنها، برای ایجاد دوام بیشتر، الهام‌¬بخش انسان برای رسیدن به قله‌ای است که امروزه بایوتکنولوژی در آن قرار دارد.

زیست‌فناوری، تقریباً همه جنبه‌های زندگی بشر را لمس کرده و جایگاه خود را نیز پیدا نموده‌است. آن شاخه از بیوتکنولوژی که با مراقبت‌های پزشکی و بهداشتی سروکار دارد؛ زیست‌شناسی قرمز (Red Biotechnology) نامیده می‌شود. زیست‌‌فناوری سبز (Green Biotechnology)، زمانی مطرح می‌‌شود که مرتبط با فرآیند‌های کشاورزی است و زیست‌فناوری سفید (White Biotechnology) به فرآیندهای صنعتی می‌‌رسد.

 

همچنین بخوانید: بیوتکنولوژی و انقلاب صنعتی

 

تاریخچه زیست فناوری

دالی(Dolly) گوسفند کلون‌شده، پروژۀ ژنوم انسانی، محصولات اصلاح شده ژنتیکی (genetically modified crops)، پیشرفت‌های علوم پزشکی، سبب جلب‌توجه جهان به سمت جاذبه زیست فناوری شده و بنابراین، تصور غلطی از ظهور اخیر دارد. در حالی که، واقعیت این است که قدمت آن به اندازۀ تمدن ما است.

 

اگر به‌صورت روشنی تعریفی را که از زیست‌فناوری در بالا آورده شد را درک کرده باشید، می‌¬توانید متوجه شوید که وقتی شیر را به ماست یا پنیر تبدیل می‌کنید؛ چیزی به‌جز، زیست‌فناوری نیست. مکانی که یک موجود زنده (باکتری) محصول تولید می‌کند.

 

کشاورزی، نیز از یک طریق، زیست‌فناوری است. کاشت انتخابی محصولات زراعی و تولید‌مثل حیوانات، از زمان انقلاب نوسنگی (Neolithic Revolution) تاکنون مورداستفاده قرار گرفته ‎است. سومری‌‌ها و بابلی‌ها، 6000 سال قبل از میلاد، از مخمر برای تهیۀ آبجو استفاده کردند. فرآیند تخمیر، فرآیندی طبیعی مبتنی بر فعالیت زیستی میکروارگانیسم‌های تک‌سلولی، برای اولین‌‌بار توسط مصری‌ها برای پخت نان و تهیه شراب استفاده شد.

 

همچنین بخوانید: بیوتکنولوژی صنعتی 

 

پیشرفت Biotechnology در اواخر قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم میلادی، شامل برخی اکتشافات مهم، مانند: واکسیناسیون، تناوب محصول برای افزایش بازده و استفاده زمین است. کشف میکروارگانیسم‌ها، کارهای مندل (Mendel) در علم ژنتیک، نظریۀ انتخاب طبیعی داروین (Darwin)، کارهای پاستور (Pasteur) درمورد بیماری‌های واگیردار، به اواخر قرن نوزدهم باز می‌‌گردد.

 

زیست فناوری در آغاز قرن بیستم، حضور صنعتی و کشاورزی خود را نشان داد. در طول جنگ-های جهانی، تولید و استفاده از سوخت زیستی (Bio Fuel) تشویق شد. در سال 1928، اکساندر فلمینگ، پنی سیلین را کشف نمود. در سال 1953، ساختار DNA پیشنهاد شد که تحقیقات در زمینۀ زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیک را برانگیخت.

 

با کشف آنزیم محدودکننده، امکان قراردادن ژن‌های بیگانه در باکتری، در سال 1973 امکان‌پذیر شد؛ این راه همگام با DNA نوترکیب (Recombinant DNA) است. این روش، تولید انسولین انسانی را از باکتری امکان‌پذیر کرد و هم-چنین به‌عنوان تولد بیوتکنولوژی مدرن شناخته می‌شود. میراث پیشرفت‌های Biotechnology که می‌تواند زندگی را تغییر دهد تا به امروز ادامه دارد.

---

زیست فناوری یا بیوتکنولوژی آبی شامل چه علومی می‌شود؟ پیشنهاد می‌کنیم مقاله بیوتکنولوژی آبی را مطالعه کنید.

---

جهان زیست‌فناور با تکیه بر دانش زیست‌فناوری

زیست‌ فناوری، حضور خود را در زمینه‌های پزشکی، صنعتی، زیست‌محیطی، کشاورزی، پزشکی قانونی و بسیاری از مناطق دیگری که به‌طور مستقیم زندگی انسان‌ها را تحت‌تأثیر قرار می‌‌دهد، مشخص نموده است و تفاوت چشم‌گیری ایجاد کرده‌است.

 

زیست‌فناوری قرمز (Red Biotechnology)

 زیست‌ فناوری قرمز اعمال شده در زمینه‌های پزشکی و بهداشتی

زیست‌‌فناوری که در زمینه‌های پزشکی و مراقبت‌های پزشکی به‌کارگرفته می‌شود؛ زیست‌‌فناوری قرمز نامیده می‌شود. تحقیقات فشرده در این زمینه، نه‌تنها پرتوی امیدی برای بیماری‌های مختلف تهدید‌کننده زندگی می‌باشد؛ بلکه کیفیت زندگی را نیز ارتقا داده‌است.

 

زیست‌فناوری قرمز، با فارماکوژنومیک (pharmacogenomic)، طراحی میکرو‌ارگانیسم‌ها برای تولید آنتی‌بیوتیک و واکسن، تحقیقات و آزمایشات بالینی، ژن‌درمانی و تشخیص سروکار دارد. این فناوری در علوم دامپزشکی و مرغداری نیز مفید است.

مهندسی ژنتیک

این کاربرد بایوتکنولوژی، از مزیت‌های مراقبت‌های بهداشتی کمتر نیست و با تغییر در مادۀ ژنتیک یک فرد، سبب بهبود می‌شود DNA، ماده ژنتیکی است که با استفاده از ژن‌درمانی، یا جایگزینی ژن‌های معیوب و یا تکمیل ژن‌های طبیعی با استفاده از روش‌های درمانی داخل بدنی (In-vivo) و خارج بدنی (Ex-vivo) دستکاری می‌شود.

 

کاربرد زیست‌فناوری قرمز در مهندسی ژنتیک

پیرایش ژن (Gene Splicing)، ابزاری برای مهندسی ژنتیک به دانشمندان ارائه می‌دهد که ژن را از موجودی به موجود دیگر منتقل کنند. این تغییر در ساختار ژنتیکی ارگانیسم‌ها، منجر به تولید DNA نوترکیبی می‌شود که یک نقطه‌ عطف برای تولید انسولین مورد‌نیاز برای دیابت نوع 2 است.

 

برخی از ژن‌های انسولین انسانی، به باکتری‌های E-coli منتقل می‌شوند که از طریق آن، تولید بیشتر انسولین حاصل می‌شود. زیست‌فناوری قرمز نیز در تولید واکسن‌ها‌ نقش اساسی دارد. آبله گاو تغییر‌یافته ژنتیکی علیه آنفولانزا، تبخال و هپاتیت استفاده می‌شود.

فارماکوژنومیک و دارو‌ها

مطالعه علم داروسازی، ژنتیک و فارماکوژنومیک، طراحی و تولید داروهایی را که مناسب الزامات ژنتیکی خاص در بیماران خاص می‌باشد، امکان‌پذیر می‌نماید. با استفاده از این فناوری، همچنین می‌توا‌ن دوز داروها را برای بیماران تعیین نمود؛ زیرا اطلاعات ژنتیکی قادر به تشخیص پاسخ بدن به دارو است. این صنعت، به داروسازی کمک می‌کند تا داروهای باکیفیت بهتری تولید کند.

کاربرد زیست‌فناوری در فارماژنومیک و داروها

داروهای بایوتک (Biotech) که به‌عنوان بایولوژیک (biologics) یا بایوتراپیک (biotherapeutic) شناخته می‌شوند، از مهندسی ژنتیک یا دستکاری پروتئین‌ها در ارگانیسمها حاصل می‌شود. برخلاف داروهای معمول، که علائم را به روش گسترده‌ای درمان میکنند؛ از داروهای بیولوژیکی به‌طور خاص استفاده می‌شود.

کلون‌سازی

اعتبار محبوبیت این زمینه نو به “دالی” گوسفند شبیه‌سازی شده در مؤسسه روزلین در سال ۱۹۹۷ تعلق می‌گیرد. این امر، همچنین، امید موفقیت در ایجاد شبیه‌سازی‌های انسانی را که در آن زمان، تنها بخشی از داستان‌های علمی دور از ذهن بود، برانگیخت. در این روش، یک هسته از یک سلول خارج شده و در داخل تخمک بارورنشده قرار می‌گیرد و می‌توان اجازه داد تا همانند اهداکننده هسته اصلی رشد نماید.

 

درمان با سلول‌های بنیادی

این چهره‌ی نوظهور در فناوری، دارای پتانسیل بسیار عظیمی است و می‌تواند به‌طور کامل، روش درمان بیماری‌های کشنده مانند سرطان را تغییر دهد. سلول‌های بنیادی، سلول‌هایی می‌‌باشند که هنوز برای توسعه سلول‌های خاص تخصص ندارند و در مرحلۀ اولیه خود قرار دارند.

 

این سلول‌‌های نامشخص، می‌توانند خود را برای مدت‌زمان طولانی، از طریق تقسیم سلول تجدید نموده و تحت شرایط خاص بیوشیمیایی(biochemical) می‌توانند تمایز ایجاد کنند؛ یعنی به سلول خاص تبدیل شوند.

 

بنابراین، می‌توان سلول‌های جدیدی را به‌جای سلول‌های آسیب‌دیده برای معالجه وارد کرد و خاصیت تجدید حیات خودبه‌خود اجازه می‌دهد تا بافت‌‌ها جایگزین بافت‌‌های آسیب‌دیده شوند.

اخیراً دانشمندان، موفق به تولید سلول‌ها‌ی بنیادی از گونه‌‌های در معرض انقراض شدند؛ که دستیابی به موفقیت بزرگی برای نجات جانوران در معرض خطر انقراض است.

 

نویسنده: ملیکا تیزکار

ویراستاری:آیدا جاوید

 

منبع