2. Etapele dezvoltării biotehnologiei
În dezvoltarea biotehnologiei se disting următoarele perioade:
Aceasta din urmă este separată în mod special de cea anterioară, deoarece biotehnologii pot deja să creeze și să utilizeze în producția de organisme non-naturale obținute prin metode de inginerie genetică.
1) biotehnologia empirice inseparabilă de civilizație, în primul rând ca o sferă de producție (din cele mai vechi timpuri - pregătirea de testare, produse lactate fermentate, cheese-, fabricarea vinului, berii, fermentarea de ceai și tutun, finisarea pieilor și tratarea fibrelor de plante). De mii de ani, oamenii au folosit în scopurile lor procese enzimatice, fără a avea un concept de enzime sau celule cu specificul lor specific și, în plus, cu aparatul genetic. Și progresul științelor exacte de mult timp nu a afectat metodele tehnologice utilizate în biotehnologia empirică.
2) Dezvoltarea rapidă a biotehnologiei ca disciplină științifică de la mijlocul secolului al XIX-lea. a fost inițiată de lucrările lui L. Pasteur (1822 - 1895).
A fost L. Pasteur a introdus conceptul de bio-obiect, fără, totuși, la un astfel de termen, sa dovedit „fauna sălbatică“ fermentațiile: fiecare exercițiu în condiții de fermentație industriale (alcool, uksusno-, acidul lactic, etc.) este cauzată de un microorganism și întreruperea producției procesul este cauzat de nerespectarea purității culturii microorganismului, care în acest caz este un bioobiect.
Semnificația practică a acestor studii ale lui L. Pasteur este redusă la cerința de a menține puritatea culturii, adică la realizarea procesului de producție cu un bio-obiect individual care are caracteristici precise.
Mai târziu, după ce a început activitatea în domeniul medicinei, L. Pasteur a procedat la concepția sa despre cauza bolilor contagioase, reducându-l în fiecare caz la un anumit microorganism specific. Deși tehnica timpului nu a permis să vadă agentul cauzal al infecției, ca de exemplu în cazul virusului rabic, L. Pasteur însă a crezut că "nu îl vedem, ci îl controlăm". Efectul vizat asupra agentului cauzal al infecției (pentru a reduce patogenitatea acestuia) face posibilă primirea de vaccinuri.
Agentul patogen slăbit și animalul în organismul căruia acesta este introdus pot fi considerate un fel de bioobiect și vaccinul obținut este un preparat biotehnologic. L. Pasteur a creat o bază strict științifică pentru obținerea vaccinurilor, în timp ce realizările remarcabile ale lui E. Jenner în combaterea variolei au fost rezultatul stăpânirii experienței empirice a medicinei indiene.
3) Biotehnologia modernă se bazează pe progresele înregistrate în biologie moleculara, genetica moleculara si chimie Bioorganic (privind punerea în practică a acestor realizări), a crescut din L. Pasteur și biotehnologie, precum și un strict științific, diferă în primul rând prin aceea că acesta este capabil de a crea și de utilizare producția de bioobiecte nefiresc, ceea ce se reflectă atât în procesul de producție în general, cât și în ceea ce privește proprietățile noilor produse biotehnologice.
Referindu-ne la biotehnologie, nu putem menționa publicarea în 1953 a primului raport privind structura dublă a ADN-ului, care a devenit fundamental pentru apariția acestor discipline fundamentale, ale căror realizări sunt realizate în biotehnologia modernă.
Ca urmare a seriei de publicații din anii 1960. în literatura de specialitate au fost introduse fundamental pentru conceptele biotehnologiste "operon" și "gena structurală".
În 1980, Curtea Supremă a SUA a recunoscut că microorganismele cu inginerie genetică pot fi brevetate, iar dezvoltarea metodelor biotehnologiei a devenit legală.
Cantitatea de astfel utilizată cu succes în medicina produselor biotehnologice în prezent intens în creștere ca proteine recombinante, metaboliți secundari de plante și microorganisme, precum și agenți medicamentoși semisintetice, care sunt ambele produse ale biotehnologiei si sintezei organice.
3. Istoria dezvoltării biotehnologiei (date, evenimente).
1917 - a introdus termenul de biotehnologie;
- este produs pe o scară industrială penicilină;
- se arată că materialul genetic este ADN;
1953 - a fost stabilită structura insulinei, structura ADN-ului a fost descifrată;
1961 - a fost înființată revista Biotehnologie și Bioinginerie;
1961-1966 - codul genetic a fost descifrat, care sa dovedit a fi universal pentru toate organismele;
1953 - 1976 - structura ADN-ului a fost descifrată, funcțiile sale în conservarea și transferul informațiilor ereditare de către organism, capacitatea ADN-ului de a fi organizată în gene;
1963 - Biopolimerii s-au sintetizat conform structurii stabilite;
1970 - a fost izolată prima endonuclează de restricție;
- A fost efectuată sinteza ADN;
1972 - a fost sintetizată gena cu lungime întreagă a ARN-ului de transport;
1975 - s-au obținut anticorpi monoclonali;
1976 - au fost dezvoltate metode de determinare a secvenței nucleotidice a ADN;
1978 - Genentech a eliberat insulină umană obținută cu E. coli;
- se sintetizează fragmente de acizi nucleici;
- a permis utilizarea în Europa, primul vaccin pentru animale, obținut prin tehnologie ADN recombinant;
1983 - Plasmide Ti hibride utilizate pentru transformarea plantelor;
4. Noile tehnologii în bioformatica
Astăzi, omenirea crede pe bună dreptate că biotehnologia este o prioritate în domeniul tehnologiilor moderne moderne. Secventierea genomilor si validarea unor noi obiective pentru actiunea compușilor de medicamente este una din zonele promitatoare ale farmacologiei moderne. Având în vedere că există noi oportunități principale pentru secvențiere, se pune problema certificării genetice a populației, când toată lumea va primi pașaportul genetic și persoana își va rezolva propriile probleme de sănătate. Cea mai importantă realizare a secolului trecut este reprezentată de celulele stem care au devenit posibile datorită dezvoltării embriologiei și citologiei. Acest lucru ne-a permis să abordăm dezvoltarea modurilor de a crea organe artificiale, de a obține noi substanțe care afectează în mod specific organele țintă.
În stadiul actual al dezvoltării biotehnologiei, o atenție deosebită este acordată dezvoltării de abordări pentru crearea de noi procese în biotehnologia medicală. Acestea sunt diferite metode de modificare a microorganismelor, plantelor și animalelor, inclusiv. cultivarea celulelor de plante ca sursă de substanțe noi; ingineria moleculară, nanotehnologia, modelarea computerizată, transformarea biocatalitică a substanțelor etc.
De exemplu, există numeroase evoluții ale medicamentelor bazate pe organisme marine. Utilizarea compușilor naturali marini ca bază pentru medicamente este o modalitate foarte promițătoare de a crea noi preparate farmaceutice, în special prin metode de biotehnologie. Colecția de microorganisme marine TIBOH, din care pot fi produse compuși biologic activi, conține 800 de tulpini de bacterii, actinomicite și ciuperci. Aceste tulpini pot fi cultivate, ceea ce este important pentru rezolvarea problemei menținerii echilibrului biologic.
Astfel, în obținerea de medicamente produse metoda biotehnologică poate furniza cel puțin două bazine - noii compuși obținuți prin procedee biotehnologice, chimia combinatorie și noi obiective care sunt identificate în studiul genomilor. Acest lucru face posibilă selectarea moleculelor care au proprietăți biologice și fiziologice noi, care vor servi drept medicamente.
Mai întâi de toate, hai să ne întoarcem la ramura medicală a biotehnologiei. Având în vedere diferitele clase de compuși utilizați în practica clinică și obținuți prin metode de biotehnologie, este în primul rând necesară numirea antibioticelor - cea mai mare clasă de compuși farmaceutici, a căror sinteză este efectuată de celule microbiene. Această clasă include agenți antifungici, medicamente antitumorale și alcaloizi. Producția de antibiotice este estimată în mii de tone. Este cunoscut faptul că penicilinele au fost izolate în cultivarea ciupercilor din genul Penicillium. În 1945, o matriță de Cephalosporium acremonium a fost izolată dintr-o probă de apă de mare, sintetizând mai multe antibiotice; unul dintre aceștia, cefalosporina C, a fost deosebit de eficient împotriva bacteriilor gram-pozitive rezistente la penicilină.
Dintre cele câteva mii de antibiotice deschise, cota leului aparține actinomicitelor. Printre actinomycetele, genul Streptomyces contribuie cel mai mult, Streptomyces griseus singur sintetizează mai mult de cincizeci de antibiotice. De la mijlocul anilor 1960. din cauza complexității crescute a selecției antibiotice eficiente și răspândirea stabilității la compușii utilizați cel mai des într-un număr mare de bacterii patogene, cercetătorii s-au mutat de la căutarea de noi antibiotice pentru a modifica structura celor existente. Ei au căutat să crească eficiența antibioticelor, să găsească protecție împotriva inactivării prin enzime a bacteriilor rezistente și să îmbunătățească proprietățile farmacologice ale medicamentelor. Antibioticele sunt produse prin acțiunea combinată a produselor genetice 10-30, cu toate acestea, practic, imposibil de detectat mutatii spontane individuale care ar putea mări randamentul antibiotic cu câteva miligrame per litru în tulpina de tip sălbatic la 20 g / l sau mai mult. Astfel de tulpini înalt productive de Penicillium chrysogenum sau auerofaclens Streptomyces (producătorii de penicilină sau tetraciclină) au fost obținute ca urmare a unor cicluri succesive de mutageneză și selecție. Anumite mutante, numite idiotrofy, capabil de a sintetiza doar jumătate din molecula de antibiotic și mediul trebuie să fie completate cu cealaltă jumătate sa. Această formă de biosinteză mutantă a condus la descoperirea de noi derivați de antibiotice.
Numărul de substanțe antitumorale de origine microbiană este destul de limitat. Bleomicina izolată din culturile Streptomyces verticilliis este o glicopeptidă care acționează prin ruperea ADN-ului celulelor tumorale și perturbând replicarea ADN și ARN. Un alt grup de agenți antineoplazici se bazează pe o combinație între o unitate aminoglicozidică și o moleculă de antraciclină. Dezavantajul ambelor compuși este pericolul potențial pentru inimă.
Antibioticele sunt folosite de ciuperci și actinomycete în competiție în habitatul natural. Omul a folosit acești compuși pentru terapia bolilor infecțioase și oncologice. Acesta a fost un fel de impuls pentru transformările evolutive în mediul microbian, au început să apară tulpini stabile de bacterii. În legătură cu aceasta, a apărut din nou problema creării unei noi generații de antibiotice mai eficiente. În prezent, protocolul pentru tratamentul patologiilor infecțioase și chirurgicale include în mod necesar antibiotice. Dar, având avantaje incontestabile, antibioticele au asupra organismului uman și impactul negativ al: deranjat microflorei tractului gastro-intestinal și posibilele complicații în funcționarea rinichilor și a ficatului, a suprimat functia sistemului imunitar. Prin urmare, regimurile moderne de tratament sunt complexe și vizează menținerea capacității de adaptare umane.
O nouă direcție în medicină este utilizarea preparatelor enzimatice cum ar fi "containerul", a cărui fabricare a făcut posibilă apariția și îmbunătățirea metodelor de imobilizare a substanțelor. Aceste preparate sunt microsfere cu o membrană mai mult sau mai puțin solidă și permeabilă. Scopul acestor medicamente este diferit.
Trebuie avut în vedere faptul că microcapsulele injectate în sânge pot să înfunde vasele de sânge și, prin urmare, să provoace formarea de trombi. Totuși, eficacitatea microcapsulelor atunci când este utilizată sub formă de coloane pentru dializă în aparatul "rinichi artificiali" este fără îndoială. În același timp, volumul dispozitivelor și, în consecință, numărul de soluții necesare și foarte scumpe este redus drastic.
Într-o serie de cazuri, sunt utilizați compuși cu înaltă moleculară care sunt solubili în anumite condiții și păstrează rezistența înaltă a cojilor în altele. Astfel se comportă acetylphthalyl, microcapsule din care intact în sucul gastric și solubil în intestin, eliberând conținutul. Acum sunt studiate intensiv proprietățile microcapsulelor, ale căror pereți constau din membrane de eritrocite. Conținutul celulelor roșii din sânge este eliminat, iar "umbra" este umplută cu o enzimă. S-au înregistrat progrese serioase în tratamentul tumorilor dependente de asparagină cu preparate de asparaginază în membranele eritrocitare. Se folosesc scoici și alte celule. Astfel, sunt descrise preparatele medicamentoase incluse în plicurile macrofage. Acestea din urmă tind să se acumuleze în focarele de inflamație și, în consecință, pot transporta atât produse medicamentoase cu un nivel scăzut, cât și de mare moleculă. Un aspect pozitiv semnificativ al „umbre“ ale celulelor ca un operator de transport este compatibilitatea deplină cu corpul pacientului, deoarece acest sprijin este preparat pe baza celulelor izolate din sângele pacientului, și le-a reveni la el cu noul conținut.
O altă clasă importantă de compuși medicamentoși sunt enzimele modificate genetic, care corespund enzimelor umane. În comparație cu enzimele obținute din materii prime naturale, acestea au un număr de avantaje: antigenicitate scăzută, specificitate ridicată a acțiunii farmacologice, absența agenților infecțioși contaminanți. Tehnologia de inginerie genetică ușurează creșterea producției industriale de enzime. Enzimele sunt utilizate din ce în ce mai mult ca biocatalizatori în producția farmaceutică.
Modificările direcționale cu ajutorul tehnicilor de inginerie genetică deschid posibilitatea transformării structurii enzimelor astfel încât să obțină proprietăți calitativ noi. De exemplu, un interes deosebit în lume, acum este posibilitatea de a tranziției de la peniciline la cefalosporine folosind expandaz enzima inginerie genetica, care sa permita o parte biotehnologie unificată de a obține antibiotice. Mai mult, cu ajutorul altor procese biocatalitice și combinarea lor cu cele chimice, o clasă de antibiotice noi poate fi produsă pentru combaterea infecțiilor.
Abordările biocatalitice deschid un câmp larg pentru diferite opțiuni pentru construirea de noi procese farmaceutice. În special, utilizarea enzimelor modificate genetic permite obținerea izomerilor optici activi ai compușilor, care constituie mai mult de 70% din totalul medicamentelor. În același timp, perioada de recuperare a proceselor biocatalitice este mult mai scurtă în comparație cu sinteza chimică și au, de asemenea, mari perspective pentru costurile energetice și investițiile capitale. Enzimele de inginerie tehnologică sunt utilizate pe scară largă pentru a crea sisteme de testare diagnostice în analizele biochimice, imunoenzimatice și ADN.
Biotehnologia este utilizarea de producție a agenților biologici sau a sistemelor lor pentru obținerea produselor valoroase și a proceselor de implementare în diverse scopuri. În general, biotehnologia este un sistem de recepții care permit producerea de produse valoroase prin intermediul proceselor industriale prin utilizarea proceselor de viață ale organismelor vii.
In industria biotehnologiei farmaceutice sunt utilizate pentru producerea de antibiotice, Preparate imunobiologice inginerie genetica medicamente terapeutice și profilactice pentru producerea de enzime, substanțe biologic active și alte preparate medicale. Un domeniu important de biotehnologie în medicină este utilizarea biotehnologiei pentru reconstrucția țesuturilor și a organelor umane care utilizează celule stem.
Una dintre domeniile promițătoare este utilizarea nanotehnologiei în scopuri medicale, crearea de noi transportatori și mijloacele de livrare a medicamentelor.
Noile tehnologii biologice sunt utilizate în diagnosticul și tratamentul bolilor cardiovasculare, oncologice, alergice și endocrine.
Creșterea anuală a pieței mondiale a produselor biotehnologice este de 7-10%. Deja astăzi, utilizarea evoluțiilor biotehnologice ne permite să rezolve multe probleme de diagnostic și tratament al bolilor deosebit de periculoase, nutriția inadecvată sau dezechilibrată, îmbunătățirea calității apei potabile de dezinfecție periculoase pentru om și mediu a deșeurilor.
Numărul de periodice specializate în biotehnologie, produse în diferite țări, congrese și conferințe biotehnologice internaționale și regionale este caracteristic.
4. Bailey J. Ollis D. Fundamentele ingineriei biochimice. În 2 volume. M. Mir, 1989.
5. Biotehnologie: Manual pentru licee / Ed. NS Egorova, V.D. Samuilova - M. Liceu, 1987.
8. Matveev V.E. Baze stiintifice ale tehnologiei microbiologice. M. Agropromizdat, 1985, 224 p.
Biotehnologia - o nouă direcție în tehnologia farmaceutică
Informații despre lucrarea "Biotehnologia este o nouă direcție în tehnologia farmaceutică"
Secțiunea: Medicină, sănătate
Numărul de caractere cu spații: 26379
Număr de mese: 0
Număr imagini: 0
producerea de noi medicamente. Această abordare a acestei probleme este calitativ nouă în practica farmaceutică și, evident, va deschide noi oportunități în procesul complex de creare și utilizare a medicamentelor. 2. Modalități de îmbunătățire a medicamentelor tradiționale În dezvoltarea de noi medicamente cu efecte deja cunoscute se fac încercări.
cu ajutorul proceselor biotehnologice, a chimiei combinatoriale și a obiectivelor noi identificate în procesul de studiere a genomului. Acest lucru face posibilă selectarea moleculelor care au proprietăți biologice și fiziologice noi, care vor servi drept medicamente. Mai întâi de toate, hai să ne întoarcem la ramura medicală a biotehnologiei. Luând în considerare diferitele clase de conexiuni utilizate în.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: