Войти
Пивоварение было ранним примером биотехнологии Биотехнология - это применение научных и инженерные принципы обработки материалов биологическими агентами для предоставления товаров и услуг. С самого начала биотехнология поддерживала тесную связь с обществом. Хотя сейчас биотехнология чаще всего ассоциируется с разработкой лекарств, исторически биотехнология в основном была связана с продуктами питания, решая такие проблемы, как недоедание и голод. История биотехнологии начинается с zymotechnology, которая началась с акцента на технологии пивоварения для пива. Однако к Первой мировой войне зимотехнология расширилась, чтобы решать более крупные промышленные проблемы, и потенциал промышленной ферментации дал толчок биотехнологии. Однако проекты как одноклеточного белка, так и газохола не достигли прогресса из-за различных проблем, включая сопротивление общественности, меняющуюся экономическую ситуацию и сдвиги в политической власти.
Тем не менее, формирование новой области, генной инженерии, вскоре выведет биотехнологию на передний план науки в обществе и установит тесные отношения между научным сообществом, общественностью и правительством. последует. Эти дебаты получили широкое распространение в 1975 г. на конференции Asilomar, где Джошуа Ледерберг был самым откровенным сторонником этой развивающейся области биотехнологии. Уже в 1978 году, когда был разработан синтетический человеческий инсулин, утверждения Ледерберга подтвердились, и биотехнологическая промышленность быстро росла. Каждое новое научное достижение становилось событием в СМИ, призванным завоевать общественную поддержку, и к 1980-м годам биотехнология превратилась в многообещающую реальную отрасль. В 1988 году только пять белков из генно-инженерных клеток были одобрены в качестве лекарств Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA), но к концу 1990-х это число вырастет до 125.
Область генной инженерии остается горячей темой для обсуждения в современном обществе с появлением генной терапии, исследования стволовых клеток, клонирования, и генетически модифицированные пищевые продукты. Хотя в настоящее время кажется вполне естественным связывать фармацевтические препараты как решение проблем здравоохранения и общества, эта взаимосвязь биотехнологии, обслуживающей социальные потребности, началась много веков назад.
Биотехнология возникла из области зимотехнологии или зимургии, которая начиналась как поиск лучшего понимание промышленной ферментации, особенно пива. Пиво было важным промышленным, а не только социальным товаром. В конце 19 века в Германии пивоварение вносило такой же вклад в валовой национальный продукт, как сталь, и налоги на алкоголь оказались значительным источником доходов правительства. В 1860-х годах технологии пивоварения занимались институты и платные консультационные фирмы. Самым известным был частный институт Carlsberg, основанный в 1875 году, в котором работал Эмиль Кристиан Хансен, первопроходец процесса чистых дрожжей для надежного производства стабильного пива. Менее известны частные консалтинговые компании пивоваренной отрасли. Один из них, Zymotechnic Institute, был основан в Чикаго химиком немецкого происхождения Джоном Эвальдом Зибелем.
Расцвет и распространение зимотехнологий наступили во время Первой мировой войны в ответ на потребности промышленности в поддержке войны. Макс Дельбрюк выращивал дрожжи в огромных количествах во время войны, чтобы удовлетворить 60% потребностей Германии в кормах для животных. Соединения другого продукта ферментации, молочной кислоты, восполнили недостаток гидравлической жидкости, глицерина. На стороне союзников русский химик Хаим Вейцман использовал крахмал для устранения недостатка в Великобритании ацетона, ключевого сырья для кордита, путем ферментации кукурузы до ацетона. Промышленный потенциал ферментации перерос свой традиционный дом в пивоварении, и «зимотехнология» вскоре уступила место «биотехнологии».
В условиях растущей нехватки продовольствия и истощения ресурсов некоторые мечтали о новом промышленном решении. Венгр Кароли Эреки придумал слово «биотехнология» в Венгрии в 1919 году, чтобы описать технологию, основанную на преобразовании сырья в более полезный продукт. Он построил бойню на тысячу свиней, а также откормочную ферму на 50 000 свиней, выращивая более 100 000 свиней в год. Предприятие было огромным, став одним из крупнейших и самых прибыльных мясных и жировых предприятий в мире. В книге под названием «Биотехнология» Эреки развил тему, которая будет повторяться в течение ХХ века: биотехнология может обеспечить решение социальных кризисов, таких как нехватка продовольствия и энергии. Для Эреки термин «биотехнология» обозначал процесс, с помощью которого сырье могло быть биологически переработано в общественно полезные продукты.
Это модное слово быстро распространилось после Первой мировой войны, когда «биотехнология» вошла в немецкие словари и стала популярной за границу с помощью жаждущих бизнеса частных консультантов даже в Соединенных Штатах. В Чикаго, например, появление запрета в конце Первой мировой войны побудило биологическую промышленность к созданию возможностей для новых продуктов ферментации, в частности, рынка безалкогольных напитков. Эмиль Зибель, сын основателя Zymotechnic Institute, отделился от компании своего отца и основал свою собственную под названием «Бюро биотехнологий», которая специально предлагала опыт в области ферментированных безалкогольных напитков.
Вера в то, что потребности индустриального общества могли быть удовлетворены за счет ферментации сельскохозяйственных отходов, что было важным ингредиентом «химургического движения». Процессы, основанные на ферментации, производили продукты, пользующиеся постоянно растущим спросом. В 1940-х наиболее драматичным был пенициллин. Хотя он был обнаружен в Англии, он был промышленно произведен в США с использованием процесса глубокой ферментации, первоначально разработанного в Пеории, штат Иллинойс. Огромные прибыли и общественные ожидания, вызванные пенициллином, вызвали радикальный сдвиг в положении фармацевтической промышленности. Врачи использовали фразу «чудодейственный препарат», а историк его использования во время войны Дэвид Адамс предположил, что для общественности пенициллин олицетворяет идеальное здоровье, которое сочетается с автомобилем и домом мечты американской рекламы военного времени. Начиная с 1950-х годов, технология ферментации также стала достаточно развитой, чтобы производить стероиды в промышленно значимых масштабах. Особое значение имел улучшенный полусинтез кортизона, который упростил старый 31 этап синтеза до 11 этапов. Предполагалось, что это продвижение снизит стоимость препарата на 70%, сделав его недорогим и доступным. Сегодня биотехнология по-прежнему играет центральную роль в производстве этих соединений и, вероятно, будет в будущем.
Пенициллин считался чудодейственным препаратом, который принес огромные прибыли и общественные ожидания. Еще большие ожидания в отношении биотехнологии возникли в 1960-х годах благодаря процессу выращивания одноклеточного белка. Когда так называемая нехватка белка угрожала мировому голоду, производство продуктов питания на местах путем выращивания их из отходов, казалось, предлагало решение. Возможности выращивания микроорганизмов на масле захватили воображение ученых, политиков и коммерсантов. Крупные компании, такие как British Petroleum (BP), сделали ставку на него. В 1962 году BP построила пилотный завод на Кап-де-Лавера на юге Франции, чтобы рекламировать свой продукт Toprina. Первоначальная исследовательская работа в Лавере была проведена в 1963 году. В 1963 году началось строительство второй опытной установки BP на нефтеперерабатывающем заводе Grangemouth в Великобритании.
Поскольку не было общепринятого термина для описания нового пищевых продуктов, в 1966 году в Массачусетском технологическом институте был придуман термин «одноклеточный белок » (SCP), чтобы обеспечить приемлемое и захватывающее новое название, избегающее неприятных коннотаций микробов или бактерий. 128>
Идея «пища из масла» стала довольно популярной к 1970-м годам, когда в ряде стран были построены установки для выращивания дрожжей, питаемых n- парафинами. Советы проявили особый энтузиазм, открыв крупные заводы «БВК» (белково-витаминный концентрат, т. Е. «Белково-витаминный концентрат») рядом со своими нефтеперерабатывающими заводами в Кстово (1973) и Кириши (1974).
Однако к концу 1970-х культурный климат полностью изменился, поскольку рост интереса к SCP происходил на фоне меняющейся экономической и культурной сцены (136). Во-первых, цена на нефть катастрофически выросла в 1974 году, так что ее стоимость за баррель была в пять раз выше, чем двумя годами ранее. Во-вторых, несмотря на продолжающийся голод во всем мире, ожидаемый спрос также начал переключаться с людей на животных. Программа началась с видения выращивания продуктов питания для людей третьего мира, но вместо этого продукт был запущен в качестве корма для животных для развитых стран. Быстро растущий спрос на корма для животных сделал этот рынок более привлекательным с экономической точки зрения. Однако окончательный крах проекта SCP был вызван сопротивлением общественности.
Это было особенно громко в Японии, где производство было ближе всего к успеху. При всем своем энтузиазме по поводу инноваций и традиционном интересе к продуктам, произведенным микробиологическим способом, японцы были первыми, кто запретил производство одноклеточных белков. Японцы в конечном итоге не смогли отделить идею своей новой «натуральной» пищи от далеко не естественного коннотации масла. Эти аргументы были выдвинуты на фоне подозрений в отношении тяжелой промышленности, в которой выражалось беспокойство по поводу мельчайших следов нефти. Таким образом, общественное сопротивление неестественному продукту привело к прекращению проекта SCP как попытки решить проблему мирового голода.
Кроме того, в 1989 году в СССР изза заботы об окружающей среде правительство решило закрыть (или перейти на другие технологии) все 8 парафиновых дрожжевых заводов, которыми к тому времени располагало советское министерство микробиологической промышленности. время.
В конце 1970-х годов биотехнология предложила еще одно возможное решение общественного кризиса. Рост цен на нефть в 1974 году увеличил стоимость энергии в западном мире в десять раз. В ответ правительство США способствовало производству бензина, бензина с добавлением 10% спирта, в качестве ответа на энергетический кризис. В 1979 году, когда Советский Союз направил войска в Афганистан, администрация Картера в отместку прекратила поставки сельскохозяйственной продукции, создав излишки сельского хозяйства в США. В результате ферментация излишков сельскохозяйственной продукции для синтеза топлива казалась экономическим решением. дефициту нефти, которому угрожает ирано-иракская война. Однако прежде, чем было принято новое направление, политический ветер снова изменился: администрация Рейгана пришла к власти в январе 1981 года и, с падением цен на нефть 1980-х годов, прекратила поддержку газовой промышленности до этого. родился.
Биотехнология казалась решением серьезных социальных проблем, включая мировой голод и энергетический кризис. В 1960-х годах потребовались радикальные меры, чтобы противостоять мировому голоду, и биотехнология, казалось, дала ответ. Однако решения оказались слишком дорогими и социально неприемлемыми, и решение проблемы голода в мире с помощью еды SCP было отклонено. В 1970-х на смену продовольственному кризису пришел энергетический кризис, и здесь биотехнология, похоже, дала ответ. Но в очередной раз затраты оказались непомерно высокими, поскольку в 1980-х годах цены на нефть упали. Таким образом, на практике значение биотехнологии не было полностью реализовано в этих ситуациях. Но вскоре это изменится с появлением генной инженерии.
Истоки биотехнологии завершились рождением генной инженерии. Было два ключевых события, которые стали рассматриваться как научный прорыв, положивший начало эре, объединяющей генетику с биотехнологией. Одним из них было открытие в 1953 году структуры ДНК Уотсоном и Криком, а другим было открытие в 1973 году Коэном и Бойером метода рекомбинантной ДНК, с помощью которого участок ДНК был вырезан из плазмиды бактерии E. coli и перенесен в ДНК другой. Такой подход может, в принципе, позволить бактериям усваивать гены и производить белки других организмов, включая человека. Широко известный как «генная инженерия», он стал основой новой биотехнологии.
Генная инженерия оказалась темой, которая выдвинула биотехнологию на общественную арену, и взаимодействие между учеными, политиками и общественностью определило работу, проделанную в этой области. Технические разработки того времени были революционными и временами пугающими. В декабре 1967 года первая пересадка сердца, проведенная Кристианом Барнардом, напомнила публике о том, что физическая идентичность человека становится все более проблематичной. В то время как поэтическое воображение всегда рассматривало сердце в центре души, теперь появилась перспектива людей, определяемых сердцами других людей. В том же месяце Артур Корнберг объявил, что ему удалось биохимически воспроизвести вирусный ген. «Жизнь была синтезирована», - сказал глава Национального института здоровья. Генная инженерия была теперь на повестке дня научных исследований, поскольку появилась возможность идентифицировать генетические характеристики таких заболеваний, как бета-талассемия и серповидно-клеточная анемия.
Реакция на научные достижения была окрашена культурным скептицизмом.. На ученых и их опыт смотрели с подозрением. В 1968 году британский журналист Гордон Рэттрей Тейлор написал чрезвычайно популярную работу «Биологическая бомба замедленного действия». В предисловии автора открытие Корнбергом репликации вирусного гена рассматривается как путь к смертельной опасности для жуков Судного дня. В аннотации к книге издатель предупреждал, что в течение десяти лет «вы можете выйти замуж за полуискусственного мужчину или женщину… выбрать пол своих детей… избавиться от боли… изменить свои воспоминания… и дожить до 150 лет, если научная революция не разрушит мы в первую очередь ". Книга закончилась главой под названием «Будущее - если оно есть». Хотя современная наука редко представлена в фильмах, в этот период «Звездного пути » научная фантастика и научные факты, казалось, сходились. «Клонирование » стало популярным словом в СМИ. Вуди Аллен высмеивал клонирование человека из носа в своем фильме 1973 года Спящий, а клонирование Адольфа Гитлера из уцелевших клеток было темой романа 1976 года Ира Левин, Мальчики из Бразилии.
В ответ на эти общественные опасения ученые, промышленность и правительства все чаще связывали силу рекомбинантной ДНК с чрезвычайно практическими функциями обещанная биотехнология. Одной из ключевых научных фигур, пытавшихся выделить многообещающие аспекты генной инженерии, был Джошуа Ледерберг, профессор Стэнфорда и лауреат Нобелевской премии. В то время как в 1960-х годах «генная инженерия» описывала евгенику и работу, связанную с манипулированием геномом человека, Ледерберг подчеркивал, что вместо этого будут проводиться исследования с участием микробов. Ледерберг подчеркнул важность сосредоточения внимания на лечении живых людей. В статье Ледерберга 1963 года «Биологическое будущее человека» было высказано предположение, что, хотя молекулярная биология может однажды сделать возможным изменение генотипа человека, «мы упустили из виду эвфенику, инженерию человеческого развития». Ледерберг создал слово «эвфеника», чтобы подчеркнуть изменение фенотипа после зачатия, а не генотип, который повлияет на будущие поколения.
С открытием рекомбинантной ДНК Коэном и Бойером в 1973 году родилась идея о том, что генная инженерия будет иметь серьезные последствия для человека и общества. В июле 1974 года группа выдающихся молекулярных биологов во главе с Полом Бергом написала в Science, предполагая, что последствия этой работы настолько потенциально разрушительны, что следует сделать паузу, пока ее последствия не будут продуманы. Это предположение было рассмотрено на встрече в феврале 1975 года на полуострове Монтерей в Калифорнии, навсегда увековеченной местоположением Асиломар. Его историческим результатом стал беспрецедентный призыв к остановке исследований до тех пор, пока они не будут регулироваться таким образом, чтобы общественность не беспокоилась, и он привел к 16-месячному мораторию до Национальных институтов здравоохранения ( NIH).
Джошуа Ледерберг был главным исключением в том, что подчеркивал, как и в течение многих лет, потенциальные преимущества. В Асиломаре, в атмосфере, благоприятствующей контролю и регулированию, он распространил статью, противопоставляющую пессимизму и опасениям злоупотреблений преимуществами успешного использования. Он описал «ранний шанс для технологии, имеющей огромное значение для диагностической и терапевтической медицины: готовое производство неограниченного разнообразия человеческих белков. Аналогичное применение можно предвидеть в процессе ферментации для дешевое производство необходимых питательных веществ и улучшение микробов для производства антибиотиков и специальных промышленных химикатов ». В июне 1976 г. истек 16-месячный мораторий на исследования, когда Консультативный комитет директоров (DAC) опубликовал руководящие принципы передовой практики Национального института здравоохранения. Они определили риски определенных видов экспериментов и соответствующие физические условия для их проведения, а также список вещей, слишком опасных для выполнения. Более того, их нельзя было тестировать за пределами лаборатории или допускать в окружающую среду.
Кристаллы синтетического инсулина, синтезированные с использованием технологии рекомбинантной ДНК Атипичны, поскольку Ледерберг был в Асиломар, его оптимистическое видение генной инженерии вскоре привело к развитию биотехнологической индустрии. В течение следующих двух лет, по мере роста озабоченности общественности опасностями исследований рекомбинантной ДНК, рос и интерес к ее техническим и практическим применениям. Излечение генетических болезней оставалось в сфере научной фантастики, но оказалось, что производство простых человеческих белков может быть хорошим делом. Инсулин, один из наиболее мелких, лучше всего изученных и изученных белков, использовался для лечения диабета 1 типа в течение полувека. Он был извлечен из животных в химически немного отличающейся от человеческого продукта форме. Тем не менее, если бы можно было производить синтетический человеческий инсулин, можно было бы удовлетворить существующий спрос с помощью продукта, одобрение которого было бы относительно легко получить от регулирующих органов. В период с 1975 по 1977 год синтетический «человеческий» инсулин олицетворял стремление к созданию новых продуктов, которые можно было бы производить с помощью новой биотехнологии. В сентябре 1978 г. было окончательно объявлено о микробном производстве синтетического человеческого инсулина, и его производила новая компания Genentech. Хотя эта компания сама не занималась коммерциализацией продукта, вместо этого она передала лицензию на метод производства Eli Lilly and Company. В 1978 году также была подана первая заявка на патент на ген, ген, который продуцирует гормон роста человека, со стороны Калифорнийского университета, тем самым введя правовой принцип, согласно которому гены могут быть запатентованы. С момента подачи этой заявки почти 20% из более чем 20 000 генов в ДНК человека были запатентованы.
Радикальный сдвиг в коннотации «генной инженерии» с акцента на унаследованных характеристиках людей на коммерческие производство белков и терапевтических препаратов было взрастающим Джошуа Ледербергом. Его широкие интересы с 1960-х годов были вызваны энтузиазмом по поводу науки и ее потенциальных медицинских преимуществ. Противодействуя призывам к строгому регулированию, он выразил видение потенциальной полезности. Вопреки убеждению в том, что новые методы повлекут за собой не поддающиеся упоминанию и неконтролируемые последствия для человечества и окружающей среды, возник все большее согласие по поводу экономической ценности рекомбинантной ДНК.
MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в 1959 году и продемонстрирован в 1960 году. Два года спустя, LC Кларк и К. Лайонс изобрели биосенсор в 1962 году. Биосенсорные MOSFET (BioFET) были позже разработаны, и с тех пор они широко используются для измерения физических, химические, биологические и параметры окружающей среды.
Первым BioFET был ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET), изобретенный Питом Бергвельдом для электрохимических и биологических применений в 1970 году. адсорбционный FET (ADFET) был запатентован пользователя PF Кокса в 1974 г., а чувствительный к водороду МОП-транзистор был продемонстрирован И. Лундстромом, М.С. Шивараман, С.С. Свенсон и Л. Лундквист в 1975 году. ISFET - это особый тип полевого МОП-транзистора с затвором на определенном расстоянии, и где металлический затвор заменен на ионный - чувствительная мембрана, раствор электролита и электрод сравнения. ISFET широко используется в биомедицинских приложениях, таких как обнаружение гибридизации ДНК, обнаружение биомаркеров из крови, антител. обнаружение, измерение глюкозы, определение pH и генетическая технология.
К середине 1980-х годов были разработаны другие BioFET, в том числе газовые . датчик FET (GASFET), датчик давления FET (PRESSFET), химический полевой транзистор (ChemFET), эталонный ISFET (REFET), фермент -модифицированный полевой транзистор (ENFET) и иммунологически модифицированный полевой транзистор (IMFET). К началу 2000-х годов BioFET, такие как полевой транзистор ДНК (DNAFET), геномодифицированный FET (GenFET) и клеточный потенциал BioFET (CPFET)
Вывеска, спонсируемая Genentech, объявляет Южный Сан-Франциско «Родиной биотехнологии». Уходит корнями в промышленную микробиологию возникшие на протяжении столетий, новая биотехнологическая промышленность быстро росла с середины 1970-х годов. Каждое новое научное достижение становилось событием для СМИ, призванным завоевать доверие инвесторов и общественную поддержку. Хотя рыночные ожидания и социальные выгоды от новых продуктов часто преувеличивались, многие люди были готовы рассматривать генную инженерию как следующий большой шаг вперед в технологическом прогрессе. К 1980-м годам биотехнология характеризовала зарождающуюся реальную промышленность, предоставляя титулы новым торговым организациям, таким как Организация биотехнологической промышленности (BIO).
После инсулина основное внимание привлекли потенциальные источники прибыли в фармацевтической промышленности: гормон роста человека и то, что обещало стать чудесным лекарством от вирусных заболеваний, интерферон. Рак был центральной мишенью 1970-х годов, потому что болезнь все чаще была связана с вирусами. К 1980 году новая компания Biogen произвела интерферон с помощью рекомбинантной ДНК. Появление интерферона и возможность излечения рака собрали в сообществе деньги на исследования и увеличили энтузиазм в обществе, которое в остальном неуверенно и неуверенно. Более того, к тяжелому положению рака 1970-х годов добавился СПИД в 1980-х, открыв огромный потенциальный рынок для успешной терапии, и, что более важно, рынок диагностических тестов, основанных на моноклональных антителах. К 1988 г. только пять белков из клеток, созданных с помощью генной инженерии, были одобрены в качестве лекарственных препаратов Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) США: синтетический инсулин, гормон роста человека, вакцина против гепатита B, альфа-интерферон и тканевый активатор плазминогена (TPa) для лизиса сгустков крови. К концу 1990-х годов, однако, будет одобрено еще 125 генно-инженерных препаратов.
Мировой финансовый кризис 2007–2008 гг. привел к нескольким изменениям в способах финансирования биотехнологической отрасли и организовано. Во-первых, это привело к снижению общих финансовых вложений в сектор во всем мире; и, во-вторых, в некоторых странах, таких как Великобритания, это привело к переходу от бизнес-стратегии, ориентированной на первичное публичное размещение (IPO), к поиску торговой продажи. К 2011 году финансовые вложения в биотехнологическую отрасль снова начали улучшаться, и к 2014 году мировая рыночная капитализация достигла 1 триллиона долларов.
Генная инженерия также достигла сельскохозяйственного фронта. С момента вывода на рынок генетически модифицированного томата Flavr Savr в 1994 году был достигнут огромный прогресс. Ernst and Young сообщили, что в 1998 году 30% урожая сои в США, как ожидается, будет из генно-инженерные семена. В 1998 году ожидалось, что около 30% посевов хлопка и кукурузы в США будут продуктами генной инженерии.
Генная инженерия в биотехнологии вселила надежды как на терапевтические белки, так и на лекарства и сами биологические организмы, такие как семена, пестициды., сконструированные дрожжи и модифицированные клетки человека для лечения генетических заболеваний. С точки зрения коммерческих покровителей, научные открытия, промышленная приверженность и официальная поддержка, наконец, объединились, и биотехнология стала нормальной частью бизнеса. Иконоборцы больше не были сторонниками экономического и технологического значения биотехнологии. Их послание, наконец, было принято и включено в политику правительств и промышленности.
По данным Burrill and Company, отраслевого инвестиционного банка, с момента возникновения отрасли в биотехнологии было инвестировано более 350 миллиардов долларов, а мировые доходы выросли с 23 миллиардов долларов в 2000 году до более 50 миллиардов долларов в 2005 году. Наибольший рост был отмечен в Латинской Америке, но во всех регионах мира наблюдались сильные тенденции роста. К 2007 и 2008 годам, однако, наступил спад в судьбе биотехнологий, по крайней мере, в Соединенном Королевстве, в результате сокращения инвестиций из-за сбоя в работе трубопроводов биотехнологии и, как следствие, снижения рентабельности инвестиций.
Биологический портал 
Технологический портал 