Роль біотехнології в сучасному світі

Відео: Microbiology. Lecture 1. Subject, tasks and history of microbiology

Біологічні технології (біотехнології) забезпечують кероване отримання корисних продуктів для різних сфер людської діяльності, базуючись на використанні каталітичного потенціалу біологічних агентів і систем різного ступеня організації і складності - мікроорганізмів, вірусів, рослинних і тваринних клітин і тканин, а також позаклітинних речовин і компонентів клітин.

Розвиток і перетворення біотехнології обумовлено глибокими змінами, що відбулися в біології протягом останніх 25-30 років. Основу цих подій склали нові уявлення в галузі молекулярної біології і молекулярної генетики. У той же час не можна не відзначити, що розвиток і досягнення біотехнології найтіснішим чином пов`язані з комплексом знань не тільки наук біологічного профілю, але також і багатьох інших.

Розширення практичної сфери біотехнології обумовлено також соціально-економічними потребами суспільства. Такі актуальні проблеми, що стоять перед людством на порозі ХХ1 в., Як дефіцит чистої води і харчових речовин (особливо білкових), забруднення навколишнього середовища, брак сировинних і енергетичних ресурсів, необхідність отримання нових, екологічно чистих матеріалів, розвитку нових засобів діагностики і лікування, не можуть бути вирішені традиційними методами. Тому для життєзабезпечення людини, підвищення якості життя і її тривалості стає все більш необхідним освоєння принципово нових методів та технологій.

Розвиток науково-технічного прогресу, що супроводжується підвищенням темпів матеріальних і енергетичних ресурсів, на жаль, призводить до порушення балансу в біосферних процесах. Забруднюються водні і повітряні басейни міст, скорочується відтворна функція біосфери, внаслідок накопичення тупикових продуктів техносфери порушуються глобальні круговоротние цикли біосфери.

Стрімкість темпів сучасного науково-технічного прогресу людства образно описав швейцарський інженер і філософ Ейхельберг: «Вважають, що вік людства дорівнює 600 000 років. Уявімо собі рух людства у вигляді марафонського бігу на 60 км, який десь починаючись, йде у напрямку до центру одного з наших міст, як до фінішу ... Велика частина дистанції пролягає по дуже важкому шляху -через незаймані ліси, і ми про це нічого не знаємо, бо тільки в самому кінці, на 58-59 км бігу, ми знаходимо, поряд з первісним знаряддям, печерні малюнки, як перші ознаки культури, і тільки на останньому кілометрі з`являються ознаки землеробства.

За 200 м до фінішу дорога, покрита кам`яними плитами, веде повз римських укріплень. За 100 м бігунів обступають середньовічні міські будови. До фінішу залишається 50 м, де стоїть людина, розумними і розуміючими очима стежить за бігунами, це Леонардо да Вінчі. Залишилося 10 м. Вони починаються при світлі смолоскипів і поганому освітленні масляних ламп. Але при кидку на останніх 5 м відбувається приголомшливе диво: світло заливає нічну дорогу, вози без тяглової худоби мчать повз, машини шумлять в повітрі, і вражений бігун засліплений світлом прожекторів фото- і телекамер ... », тобто за 1 м людський геній робить приголомшливий ривок в області науково-технічного прогресу. Продовжуючи цей образ, можна додати, що в момент наближення бігуна до фінішної стрічці виявляється прирученим термоядерний синтез, стартують космічні кораблі, розшифрований генетично код.

Автор ставить питання: чи не виявиться доля людства долею бігуна і не шлях чи до загибелі людства настільки стрімкий розвиток науково-технічного прогресу?

Біотехнологія - основа науково-технічного прогресу і підвищення якості життя людини

Біотехнологія як область знань і динамічно розвивається промислова галузь покликана вирішити багато ключові проблеми сучасності, забезпечуючи при цьому збереження балансу в системі взаємовідносин «людина - природа - суспільство», тому що біологічні технології (біотехнології), що базуються на використанні потенціалу живого за визначенням націлені на дружність і гармонію людини з навколишнім світом. В даний час біотехнологія підрозділяється на кілька найбільш значущих сегментів: це «біла», «зелена», «червона», «сіра» і «синя» біотехнологія.

До «білої» біотехнології відносять промислову біотехнологію, орієнтовану на виробництво продуктів, раніше вироблених хімічною промисловістю, - спирту, вітамінів, амінокислот та ін. (З урахуванням вимог збереження ресурсів і охорони навколишнього середовища).

Зелена біотехнологія охоплює область, значиму для сільського господарства. Це дослідження і технології, спрямовані на створення біотехнологічних методів і препаратів для боротьби з шкідниками і збудниками хвороб культурних рослин і домашніх тварин, створення біодобрив, підвищення продуктивності рослин, в тому числі з використанням методів генетичної інженерії.

Червона (медична) біотехнологія - найбільш значуща область сучасної біотехнології. Це виробництво біотехнологічними методами діагностикумів та лікарських препаратів з використанням технологій клітинної та генетичної інженерії (зелені вакцини, генні діагностикуми, моноклональні антитіла, конструкції і продукти тканинної інженерії та ін.).

Сіра біотехнологія займається розробкою технологій і препаратів для захисту навколишнього середовища-це рекультивація грунтів, очищення стоків і газоповітряних викидів, утилізація промислових відходів і деградація токсикантів з використанням біологічних агентів і біологічних процесів.

Синя біотехнологія в основному орієнтована на ефективне використання ресурсів Світового океану. Перш за все, це використання морської біоти для отримання харчових, технічних, біологічно активних і лікарських речовин.

Сучасна біотехнологія - це один із пріоритетних напрямків національної економіки всіх розвинених країн. Шлях підвищення конкурентності біотехнологічних продуктів на ринках збуту є одним з основних в загальній стратегії розвитку біотехнології промислово розвинених країн. Стимулюючим фактором виступають спеціально прийняті урядові програми щодо прискореного розвитку нових напрямків біотехнології.

Держпрограми передбачають видачу інвесторам безоплатних позичок, довгострокових кредитів, звільнення від сплати податків. У зв`язку з тим що проведення фундаментальних і орієнтованих робіт стає все більш дорогим, багато країн прагнуть вивести значну частину досліджень за межі національних кордонів.

Як відомо, ймовірність успіху здійснення проектів НДДКР в цілому не перевищує 12-20%, близько 60% проектів досягають стадії технічного завершення, 30% - комерційного освоєння і тільки 12% виявляються прибутковими.

Особливості розвитку досліджень і комерціалізації біологічних технологій в США, Японії, країнах ЄС і Росії

США. Лідерство в біотехнології з промислового виробництва біотехнологічних продуктів, обсягами продажів, зовнішньоторговельному обігу, асигнувань і масштабам НДДКР займають США, де держава приділяє величезну увагу розвитку даного напрямку. У цьому секторі до 2003 року було зайнято понад 198 300 осіб.

Асигнування в цей сектор науки і економіки в США значні і становлять понад 20 млрд дол. США щорічно. Доходи біотехнологічної індустрії США виросли з 8 млрд дол. в 1992 р до 39 млрд дол. в 2003 р

Ця галузь знаходиться під пильною увагою держави. Так, в період становлення нової біотехнології і виникнення її напрямків, пов`язаних з маніпулюванням генетичним матеріалом, в середині 70-х рр. минулого століття конгрес США приділяв велику увагу питанням безпеки генетичних досліджень. Тільки в 1977 р відбулося 25 спеціальних слухань і було прийнято 16 законопроектів.

На початку 90-х рр. акцент змістився на розробку заходів щодо заохочення практичного використання біотехнології для виробництва нових продуктів. З розвитком біотехнології в США пов`язують вирішення багатьох ключових проблем: енергетичної, сировинної, продовольчої та екологічної.

Серед біотехнологічних напрямків, близьких до практичної реалізації або знаходяться на стадії промислового освоєння, такі:
- биоконверсия сонячної енергії;
- застосування мікроорганізмів для підвищення виходу нафти і вилуговування кольорових і рідкісних металів;
- конструювання штамів, здатних замінити дорогі неорганічні каталізатори та змінити умови синтезу для отримання принципово нових сполук;
- застосування бактеріальних стимуляторів росту рослин, зміна генотипу злакових і їх пристосування до дозрівання в екстремальних умовах (без оранки, поливу і добрив);
- спрямований біосинтез ефективного отримання цільових продуктів (амінокислот, ферментів, вітамінів, антибіотиків, харчових добавок, фармакологічних препаратів;
- отримання нових діагностичних і лікувальних препаратів на основі методів клітинної та генетичної інженерії.

Роль лідера США обумовлена високими асигнуваннями держави і приватного капіталу на фундаментальні і прикладні дослідження. У фінансуванні біотехнології ключову роль відіграють Національний науковий фонд (ННФ), міністерства охорони здоров`я і соціального забезпечення, сільського господарства, енергетики, хімічної і харчової промисловості, оборони, Національне управління з аеронавтики і дослідженню космічного простору (НАСА), внутрішніх справ. Асигнування виділяються за програмно-цільовим принципом, тобто субсидуються і укладаються контракти на дослідницькі проекти.

При цьому великі промислові компанії встановлюють ділові відносини з університетами і науковими центрами. Це сприяє формуванню комплексів в тій чи іншій сфері, починаючи від фундаментальних досліджень до серійного випуску продукту і поставки на ринок. Така «система участі» передбачає формування спеціалізованих фондів з відповідними експертними радами і залучення найбільш кваліфікованих кадрів.

При виборі проектів з високою комерційної результативністю стало вигідним використовувати так званий «аналіз з урахуванням заданих обмежень». Це дозволяє істотно скоротити терміни реалізації проекту (в середньому з 7-10 до 2-4 років) і підвищити ймовірність успіху до 80%. Поняття «задані обмеження» включають потенційну можливість успішного продажу продукту і отримання прибутку, збільшення річного виробництва, конкурентоспроможність продукту, потенційний ризик з позицій збуту, можливості перебудови виробництва з урахуванням нових досягнень і т.д.

Щорічні загальні державні витрати США на генно-інженерні та біотехнологічні дослідження становлять мільярди доларів. Інвестиції приватних компаній істотно перевершують ці показники. Тільки на створення діагностичних і протипухлинних препаратів щорічно виділяється кілька мільярдів доларів. В основному це такі напрямки: методи рекомбінації ДНК, отримання гібридів, отримання і застосування моноклональних антитіл, культури тканин і клітин.

У США стало звичайним, коли компанії, не пов`язані раніше з біотехнологією, починають набувати пакети акцій діючих підприємств і будувати власні біотехнологічні підприємства (табл. 1.1). Це, наприклад, практика таких хімічних гігантів, як Philips Petrolium, Monsanto, Dow Chemical. Близько 250 хімічних компаній мають в даний час інтереси в галузі біотехнології. Так, у гіганта хімічної індустрії США - компанії De Pont є кілька біотехнологічних комплексів вартістю 85-150 тис. Дол. зі штатом 700-1 000 чол.

Подібні комплекси створені в структурі Monsanto, більш того, в даний час до 75% бюджету (понад 750 млн дол.) Направляється в сферу біотехнології. У сфері уваги цих компаній - виробництво генно-інженерного гормону росту, а також ряду генно-інженерних препаратів для ветеринарії та фармакології. Крім цього, фірми спільно з університетськими дослідницькими центрами підписують контракти на проведення спільних НДДКР.


Існує думка, що всі необхідні умови для становлення і розвитку біотехнології в США підготував венчурний бізнес. Для великих фірм і компаній венчурний бізнес є добре відпрацьованим прийомом, що дозволяє за коротший термін отримати нові розробки, залучаючи для цього дрібні фірми і невеликі колективи, ніж займатися цим власними силами.

Наприклад, в 80-і рр. General Electric за допомогою дрібних фірм став освоювати виробництво біологічно активних сполук, тільки в 1981 році його ризикові асигнування в біотехнології склали 3 млн дол. Ризик за участю дрібних фірм забезпечує крупним компаніям і корпораціям механізм відбору економічно виправданих нововведень з великими комерційними перспективами.

Н.А. Воїнів, Т.Г. Волова