Biotehnoloģijas

​Modernā biotehnoloģija aptver virkni tehnoloģiju, kas saistītas ar dzīvo organismu vai to produktu izmantošanu pārtikas vai medicīnas nozarē, uzlabojot augus un dzīvniekus, attīstot organismus noteiktam izmantojuma veidam un uzlabojot cilvēku veselību un ierasto vidi.

Biotehnoloģija ir sena un labi attīstīta zinātne, kas ietekmē mūsu ikdienu. Kopš neatminamiem laikiem cilvēki barojuši augus un dzīvniekus un izmantojuši mikroorganismus, lai iegūtu tādus pārtikas produktus kā maize, siers, vīns un alus. Daži arheologu atrastie piemēri, iespējams, norāda pat uz 5000. gadu pirms mūsu ēras.
 
Ir pagājis daudz laika, kopš sāka evolucionēt biotehnoloģijas un šodienas modernās biotehnoloģijas rūpniecība, kas rekombinēto DNS izmanto ražošanas līmenī, un kopš tā laika gūti daudzi panākumi. Nozīmīgākie:
 
  • bioloģiskās pārmantojamības (iedzimtības) eksperimenti un atklājumi ģenētikas laukā (Gregors Mendelis, 1865);
  • DNS dubultspirāles struktūras apraksts (Džeimss Votsons un Frānsiss Kriks, 1953);
  • pirmie eksperimenti ar rekombinēto DNS (Volters Gilberts, 1973);
  • nodibināts Genentech, pirmais biotehnoloģiju uzņēmums, kas 1978. gadā paziņo par pirmās no baktērijas jebkad iegūtās cilvēka olbaltumvielas Somatostatin ražošanu (1976);
  • Džons Beksters paziņo par veiksmīgu cilvēka augšanas hormona klonēšanu (1979);
  • uzņēmuma Biogen zinātnieki pirmie paziņo par bioloģiski aktīvā rekombinētā cilvēka leikocītu alfa interferona formulu (1980);
  • pirmās rekombinētās olbaltumvielas – insulīna rūpnieciskā ražošana (1982, ražotājs: Eli Lilly ar Genentech licenci);
  • Genentech saņem ASV Pārtikas un zāļu aģentūras atļauju laist apgrozībā cilvēka rekombinēto augšanas hormonu, lai ārstētu bērnus, kam diagnosticēts augšanas hormona deficīts (1982);
  • rekombinētā interferona alfa-2b ražošanas licenci Genentech nodod uzņēmumam Hoffman-La Roche, kas 1986. gadā saņem ASV Pārtikas un zāļu aģentūras apstiprinājumu par šī medikamenta piemērotību leikēmijas ārstēšanai un 1987. gadā saņem atļauju sākt ģenētiski modificētā plazminogēna aktivatora un rekombinētās B hepatīta vakcīnas ražošanu;
  • uzņēmums Amgen saņem ASV Pārtikas un zāļu aģentūras apstiprinājumu par ģenētiski modificētā eritropoetīna piemērotību nieru mazspējas un anēmijas ārstēšanai (1989);
  • sāk cilvēka genoma projektu – starptautisku mēģinājumu atšifrēt visus gēnus cilvēka šūnā (1990);
  • publicē gala versiju par cilvēka genomu (2003).

 

Moderno biotehnoloģiju pēc rekombinētās DNS vai hibridomu tehnoloģijām (specifisko antivielu ražošanas tehnoloģijām), izmanto jaunu pārtikas un farmācijas produktu ražošanā, tā palīdz risināt vides problēmas. Attiecīgi biotehnoloģija tiek sadalīta vairākās jomās, piemēram, lauksaimniecības, rūpniecības, vides un farmācijas biotehnoloģija.

 

 

  

 

 

Biotehnoloģijas daļa farmācijas jomā ir farmaceitisko līdzekļu ražošana uz olbaltumvielu bāzes – vakcīnu, diagnostikas olbaltumvielu un cilvēku ārstēšanai paredzēto olbaltumvielu. Bioloģijas, ķīmijas un inženierijas principi palīdz izstrādāt tehnoloģijas, kas ļauj saražot daudz olbaltumvielu vai citu bioloģisko materiālu. Šie procesi notiek specializētās ražotnēs, kur tiek sagatavoti barotņu un buferu šķīdumi, audzēti mikroorganismi vai šūnu kultūras un veikta bioloģisko produktu reģenerācija un attīrīšana. Visi procesi notiek kvalitātes kontroles speciālistu uzraudzībā. Visiem ražošanas procesiem jāatbilst labas ražošanas prakses (GMP) normām.

 

Patlaban simtiem biotehnoloģiju uzņēmumu veic vairāk nekā 350 medicīnisko produktu un vakcīnu klīnisko izpēti, simtiem citu ir iesaistījušies dažādu biofarmācijas projektu izstrādē. Šie projekti agrāk vai vēlāk vainagosies ar nākotnes zālēm, diagnostikas testiem, augu un dzīvnieku ģenētisku modifikāciju. Jauno farmaceitisko produktu vairākums paredzēts to slimību ārstēšanai, kas joprojām nepakļaujas tradicionālo zāļu ietekmei. Zinātnieki atklājuši, kā manipulēt ar DNS un olbaltumvielām – diviem vitāli nepieciešamiem dzīvības elementiem. Tas biotehnoloģijas zinātnei ļauj aptvert virkni jomu, piemēram ģenētiski modificētu zāļu ražošanu.

 

Nākamais solis pēc cilvēka genoma secības noteikšanas sākotnējās versijas pabeigšanas ir jaunu zāļu veidu atklāšana. Sagaidāms, ka atklāto, testēto un apgrozībā laisto farmaceitisko produktu skaits nākamajos 20 gados pieaugs sešas reizes.

 

Biotehnoloģijas produktu īpatsvars pasaules medikamentu tirgū 2000. gadā bija 15%, 2001. gadā tas pieauga līdz 35%. Tāda pati tendence novērojama ES: biotehnoloģijas produktu (88 rekombinētās olbaltumvielas, līdzekļi ar monoklonālajām antivielām) īpatsvars no visiem jaunajiem kopš 1995. gada ES reģistrētajiem zāļu produktiem bija 35% [Walsh G., Eur J Pharm Biopharm. 2003; 55(1):3–10].

 

Modernās diagnostikas un gēnu inženierijas tehnoloģijas ir gan uzlabojušas ārstniecības procesu, gan sniegušas iespēju izpētīt pacienta individuālo gēnu struktūru pirms konkrētu zāļu izvēles. Šādas ārstēšanas metodes plaši izmantos jau nākamajos 15–20 gados.