Биотехнология

Этические аспекты развития биотехнологии

Перспективы развития биотехнологий поражают воображение, а в ряде случаев вызывают страх и у людей. По поводу тех или иных исследований периодически разгораются дискуссии, и противники генной инженерии, клонирования организмов или исследования человеческого генома неоднократно требовали запретить все работы в этом направлении. Примером общественных протестов служит упоминавшаяся технология БВК.

Много страстей кипело вокруг генной инженерии. Люди опасались появления уродливых, непредсказуемых, всемогущих существ, созданных путем комбинации генов от несовместимых в природе видов. Фантастические произведения и фильмы способствовали распространению страхов.

Были и научно обоснованные возражения: генетически модифицированные организмы не изучены, употребление кукурузы и сои с модифицированными генами может вызвать болезни. В результате в Европе и России запрещено выращивание и использование ГМО.

Компании, занимающиеся биотехнологиями

Лидерами в области биотехнологий являются фармацевтические фирмы США, Китая, Индии, Европы.

Биотехнологии условно подразделяют на группы:

• красная биотехнология – связанная с медициной и «лечением» генетического кода, на рынке биотехнологий ей принадлежит доля более 70%;
• зеленая – генная инженерия, работающая для сельского хозяйства;
• белая – производство биотооплива;
• серая – защита экологии, борьба с отходами;
• синяя – использование биологических ресурсов океана.

Лидеры «красной биотехнологии» — американские фирмы Genentech, Novartis, Merck&Co, Pfizer, Johnson & Johnson, Sanofi.

В области разработки и производства ГМО лидирует транснациональная компания Monsanto Company.

Белая, серая, синяя биотехнологии существенно отстают от лидеров. Их полезная деятельность дает не слишком быстрый экономический эффект, поэтому в списках лидеров они не значатся.

Нефтепереработка и нефтехимия в РоссииНефтехимияУчебные заведения нефтехимии

Регламент доступа

РЕГЛАМЕНТ ДОСТУПА И ПОДАЧА ЗАЯВОК

ЦКП «Промышленные биотехнологии» оказывает заинтересованным пользователям с использованием оборудования ЦКП типовые услуги, утвержденных перечнем (http://ckp.inbi.ras.ru/ru/uslugi/).

Оплата производится в соответствии с договором на проведение научных исследований и зависит от перечня используемого оборудования ЦКП.

Структура цены включает следующие разделы:

1. расходные материалы и реактивы;
2. амортизацию оборудования;
3. рабочее время операторов непосредственно выполняющих данную работу
4. налоги и сборы в соответствии с законодательством РФ.

Права на возможные результаты интеллектуальной деятельности, получаемые в ходе проведения научных исследований и оказания услуги, регулируются договором между ЦКП (базовой организацией) и пользователем.

ЦКП осуществляет прием от заинтересованных пользователей заявок на проведение научных исследований и оказание услуг (подать заявку можно на официальном сайте ЦКП — http://ckp.inbi.ras.ru/ru/oprosnyj-list/).

Заявка должна содержать в том числе: информацию о заявителе (Ф.И.О., организация, адрес, телефон и др.); описание работ (наименование, цель работы, объект исследований), ориентировочные сроки выполнения работ и при необходимости техническое задание.

Заявки рассматриваются руководителем ЦКП по мере их поступления в течение семи рабочих дней. ЦКП вправе устанавливать порядок рассмотрения заявок, включая содержательную часть работы, степень соответствия заявки возможностям оборудования ЦКП, времени работы оборудования.

По результатам рассмотрения заявок руководитель ЦКП принимает решение, о возможности заключения с пользователем договора на проведение научных работ и оказание услуги и включает заявку в план работ ЦКП. Решение о невозможности заключения договора должно быть мотивированным и доведено до сведения пользователя. Возможность допуска физических лиц — представителей заинтересованного пользователя непосредственно к работе на оборудовании ЦКП устанавливается в договоре на оказание услуги.

По завершению оказания услуги внешнему пользователю выдается соответствующий документ, содержащий результаты выполненных работ (отчет, протокол испытаний, измерений и др.).

История биотехнологии

Ранняя биотехнология позволила фермерам выбрать и развести культуры, которые сегодня дают самые большие урожаи: в достаточном для поддержания растущего населения количестве.

Так как посевы и поля становились все более объемными, возникли проблемы с их поддержанием. Тогда обнаружили, что отдельные организмы и продукты их переработки вполне эффективно оплодотворяют, восстанавливают азот и борются с вредителями. На протяжении развития сельского хозяйства, фермеры непреднамеренно изменяли генетику культур, вводя их в новые условия и разводя вместе с другими растениями. Все это было первыми формами биотехнологий.

Долгое время люди также пользовались селекцией с целью улучшить производство сельскохозяйственных культур и домашнего скота, чтобы все это потом можно было употреблять в пищу.

Селекция основывалась на том, что организмы, обладающие желательными характеристиками, сопрягались с такими же организмами.

Пример 1

Так получили самые сладкие и крупные зерновые культуры.

Начало 20 века стало временем углубления в основы микробиологии, что привело к изучению различных способов производства. Хаим Вейцман в 1917 году первым применил микробиологическую культуру в промышленном процессе — в производстве кукурузного крахмала.

Замечание 1

С развитием биотехнологий связана разработка антибиотиков.

В 1928 году Александр Флеминг открыл плесень Penicillium.

Виды биотехнологий

Существует несколько видов биотехнологий:

• биоинженерия;
• биомедицина;
• наномедицина;
• биофармакология;
• биоинформатика;
• бионика;
• генная инженерия.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Селекционные достижения

Тесное сотрудничество с немецкими и российскими селекционерами послужило вкладом в деятельность компании. Вместе с другими центрами по выращиванию культур вывели новые сорта. Благодаря характеристикам получили популярность среди потребителей. На сегодняшний день «Биотехника» занимает лидирующие позиции по производству семян и продаже на рынках.

Агрофирма выводит материал для посева, который отличается устойчивостью к вредителям и климатическим изменениям. Семена сорта культуры не поступают на продажу без отбора и проверки на испытательном участке. Производитель упаковывает материал для посева в фирменные пакеты, на обороте которых указывает рекомендации по посадке, уходу и сбору.

Дает гарантию на продукцию.

Виды биотехнологии и круг обязанностей специалиста

Рабочие инструкции инженера биотехнолога зависят не только от специализации, но и от конкретного места работы

Преподаватель ВУЗа акцентирует внимание на педагогике, селекционер – на улучшении качеств растений, генный инженер – на изучении, скажем, мутаций или на том же клонировании. Круг обязанностей зависит и от вида биотехнологии, которой занимается специалист

Ключевые направления:

• Биоинженерия – направлена, в частности, на решение медицинских задач и на совершенствование охраны здоровья человека.
• Биомедицина – это один из теоретических разделов медицины, изучающий организм человека, патологии и методы их лечения.
• Биофармакология – работает в интересах фармакологии, изучая особенности и свойства веществ биологического происхождения.
• Биоинформатика – де-факто это применение математических технологий и компьютерного анализа в биологии.
• Бионика – прикладная наука, основанная на применении черт живых организмов и принципов живой природы в технике.
• Клонирование – осуществление бесполого размножения, получение идентичных по геному организмов (вспомните про самку овцы Долли).
• Гибридизация – создание гибридов посредством объединения генов разных клеток в одну.
• Генная инженерия – направлена на изучение, копирование и изменения генома, в частности на трансформацию ДНК.

В задачи биотехнолога входит изучение объекта, проведение исследований и реализация проектов. Объект обычно зависит от направления биотехнологии, в которой работает специалист. Соответственно и круг задач меняется в зависимости от места работы и проекта, над которым работает инженер или ученый.

Биотехнологии клонирования

Клонирование – это процесс получения клонов (то есть потомков полностью идентичных прототипу). Первый опыт клонирования был проведен на растениях, которые клонировались вегетативным путем. Каждое отдельное растение, которое получилось вследствие клонирования, называлось клоном.

В процессе развития генетики это термин начали применять не только к растениям, но и к генетическому выведению бактерий.

Уже в конце ХХ века ученые начали активное обсуждение клонирования человека. Таким образом, термин «клон» стал употребляться в СМИ, а позже и в литературе и искусстве.

Что касается бактерий, то у них клонирование – это практически единственный способ размножения. Именно «клонирование бактерий» употребляется в том случаи, когда процесс искусственный и им управляет человек. Этот термин не касается естественного размножения микроорганизмов.

Достижения

В создании селекционных растений ученые выделяют три волны:

1. Конец 80-х годов. Тогда ученые впервые начали выводить растения, устойчивые к вирусам. Для этого они брали один ген у видов, которые могли противостоять заболеваниям, «пересаживали» его в ДНК-структуру других растений и заставляли «работать».
2. Начало 2000-х годов. В этот период начали создаваться растения с новыми потребительскими свойствами. Например, с повышенным содержанием масел, витаминов и т. д.
3. Наши дни. В ближайшие 10 лет ученые планируют выпустить на рынок растения-вакцины, растения-лекарства и растения-биорекаткоры, которые будут производить компоненты для пластика, красителей и т. д.

Даже в животноводстве перспективы биотехнологии поражают. Уже давно создаются животные, которые имеют трансгенный ген, то есть обладают каким-либо функциональным гормоном, например гормон роста. Но это были лишь начальные эксперименты. В результате исследований были выведены трансгенные козы, которые могут вырабатывать белок, который останавливает кровотечение у больных, страдающих плохой свертываемостью крови.

В конце 90-х годов прошлого века американские ученые вплотную занялись клонированием клеток эмбрионов животных. Это позволило бы выращивать скот в пробирках, но сейчас этот метод все еще нуждается в доработке. Зато в ксенотрансплантации (пересадка органов одних видов животным другим) ученые в области прикладной биотехнологии достигли существенного прогресса. К примеру, в качестве доноров можно использовать свиней с геномом человека, тогда наблюдается минимальный риск отторжения.

Основные направления развития биотехнологии

Основа биотехнологии – это генетическая (клеточная) инженерия и биохимия. Развитие клеточной инженерии считается на данный момент одним из самых перспективных направлений.

Ученые проводят культивирование клеток микроорганизмов, растений и животных, осуществляются такие манипуляции, как слияние клеток либо пересадка органоидов.

Основными направлениями развития биотехнологии считаются:

• создание новых видов продуктов питания и животных кормов, производство их;
• выведение новых штаммов полезных микроорганизмов;
• создание новых пород животных;
• выведение новых сортов растений;
• создание и применение препаратов по защите растений от болезней и вредителей;
• применение новых биотехнологических методов по защите окружающей среды.

Кроме этого, активно развивается направление биологически активных соединений с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток. Сюда входят ферменты, витамины, а также гормоны и антибиотики.

Чем объясняется бурное развитие биотехнологии

Современные биотехнологии сыграют большую роль в качественном улучшении жизни человека, развитию экономического роста стран. Посредством биотехнологий получают новые средства для диагностики, вакцины, продукты питания, лекарства.

Биотехнология помогает в увеличении урожайности всех злаковых культур, что более чем актуально, принимая во внимание рост численности населения нашей планеты. В некоторых странах, где значительные объемы биомассы не используются полностью, биотехнология в обозримом будущем превратит их в ценные продукты или в биологические виды топлива

Биотехнология все больше перестает быть прикладной наукой, она активно входит в обычную жизнь людей, помогая решать насущные проблемы современного человечества

В некоторых странах, где значительные объемы биомассы не используются полностью, биотехнология в обозримом будущем превратит их в ценные продукты или в биологические виды топлива. Биотехнология все больше перестает быть прикладной наукой, она активно входит в обычную жизнь людей, помогая решать насущные проблемы современного человечества.

Биотехнологии в современной науке

Биотехнологии в современной науке несет огромную пользу. За счет открытия генной инженерии стало возможным выведения новых сортов растений и пород животных, которые принесут пользу сельскому хозяйству.

Изучения биотехнологии связано не только лишь с науками биологического направления. В микроэлектронике разработаны ион-селективные транзисторы на основе полевого эффекта (HpaI).

Биотехнология необходима для повышения нефтеотдачи нефтяных пластов. Наиболее развитым направлением является использование биотехнологии в экологии для очистки промышленных и бытовых сточных вод.

В развитие биотехнологии внесли свой вклад многие другие дисциплины, именно поэтому биотехнологии стоит отнести к комплексной науке.

Еще одной причиной активного изучения и усовершенствования знаний в биотехнологии стал вопрос в недостатке (или будущем дефиците) социально-экономических потребностей.

В мире существуют такие проблемы, как:

• нехватка пресной или очищенной воды (в некоторых странах);
• загрязнение окружающей среды различными химическими веществами;
• дефицит энергетического ресурса;
• необходимость усовершенствования и получения совершенно новые экологически чистых материалов и продуктов;
• повышение уровня медицины.

Ученые уверенны, что решить эти и многие другие проблемы возможно при помощи биотехнологии.

Клеточная инженерия

Одним из самых важных методов в биотехнологии является генная и клеточная инженерия, которые сосредоточены на создании новых клеток. С помощью этих инструментов человечество получило возможность создавать жизнеспособные клетки из совершенно разных элементов, принадлежащих различным видам. Таким образом, создается новый не существующий в природе набор генов. Генная инженерия дает возможность человеку получить желаемые качества от модифицированных клеток растений или животных.

Особенно ценятся достижения генной инженерии в сельском хозяйстве. Это позволяет выращивать растения (или животных) с улучшенными качествами, так называемые селекционные виды. Селекционная деятельность основана на отборе животных или растений с ярко выраженными благоприятными признаками. После эти организмы скрещивают и получают гибрид с требуемой комбинацией полезных признаков. Конечно, на словах все звучит просто, но получить искомый гибрид достаточно сложно. В реальности можно получить организм только с одним или несколькими полезными генами. То есть к исходному материалу добавляется лишь несколько дополнительных качеств, но даже это позволило сделать огромный шаг в развитии сельского хозяйства.

Селекция и биотехнологии дали возможность фермерам повысить урожайность, сделать плоды более крупными, вкусными, а главное, стойкими к морозам. Не обходит селекция стороной и животноводческую сферу деятельности. С каждым годом появляются новые породы домашних животных, которые могут давать больше поголовья и продуктов питания.

История развития

Биотехнология (БТ) изучает всевозможные биологические системы и разрабатывает методики использования на практике микроорганизмов, растительных и животных тканей, полностью генетически модифицированных организмов, полученных искусственным путем. Интенсивно развиваться как наука начала в середине XX века, хотя многие биотехнологии, полученные эмпирическим путем, были известны издавна. К ним относятся такие микробиологические процессы:

• выпечка хлеба;
• сыроварение;
• виноделие;
• получение силоса.

В истории развития БТ условно выделяются три этапа. К первому относятся первые биотехнологические достижения человечества. Пекарни и пивоварни существовали еще в Месопотамии и на территории Египта и Древней Греции. Шумерской цивилизации было знакомо пивоварение, причем технологии были развиты для получения не менее двадцати сортов напитка. Микроскопические бактерии и грибы участвуют и в таких известных с античных времен процессах, как производство сыра, вина и льняного волокна.

С конца XIX века, когда Луи Пастер открыл наличие микроорганизмов в продуктах брожения, начался условный второй этап. Постепенное развитие вирусологии и микробиологии положило начало первым направлениям биотехнологии. Особое значение имело открытие структурного строения белков и применение вирусов для изучения клеточных организмов. Создание первых установок по производству метана позволило перерабатывать отходы сельского хозяйства в биологический газ и органические удобрения.

В середине XX века начинается производство антибиотиков в промышленных масштабах и как следствие — развитие фармацевтической науки и промышленности. Разрабатываются технологии получения при помощи микроорганизмов витаминов, аминокислот, ферментов и других органических соединений. Третий этап начался с 1972 года, когда путем встраивания чужеродных генов впервые была создана рекомбинантная ДНК и введен термин «биотехнология». С этого момента начинают развиваться генная и клеточная инженерия.

Что такое биотехнология?

Хотя термин биотехнология звучит как научная фантастика или очень развитое общество, это то, что делается на протяжении тысяч лет. В самом классическом смысле получение вина, пива или хлеба сами по себе являются биотехнологическими процессами, поскольку они используют микроорганизмы для получения нового продукта на основе химического брожения.

Современная биотехнология включает в себя следующие процессы:

1. Методы in vitro (лабораторная среда) нуклеиновой кислоты, включая дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и непосредственное введение нуклеиновой кислоты в клетки и органеллы.
2. Слияние клеток, преодолевающее таксономический барьер, выходящее за естественные физиологические барьеры размножения или генетической рекомбинации.

Как вы, возможно, догадались на данном этапе, трансгенные продукты, столь модные сегодня, являются прямым продуктом биотехнологических процессов. Это порождает «модифицированные живые организмы», которые определяются следующим образом:

Тем не менее, эта технология развивается не только в области генной инженерии. Получение антибиотиков благодаря исследованию и модификации штаммов бактерий, разработка вакцин против вирусных агентов или собственно синтетическая биология (получение организмов с функциями, не наблюдающимися в природе) широко основаны на этой научной дисциплине.

Биоинформатика и бионика

Но биотехнологии – это не только учение о молекулах тканей и клеток живых организмов, это еще и применение компьютерных технологий. Таким образом, имеет место биоинформатика. Она включает в себя совокупность таких подходов, как:

• Геномная биоинформатика. То есть методы компьютерного анализа, которые применяются в сравнительной геномике.
• Структурная биоинформатика. Разработка компьютерных программ, которые предсказывают пространственную структуру белков.
• Вычисление. Создание вычислительных методологий, которые могут управлять биологическими системами.

В этой дисциплине вместе с биологическими методами используются методы математики, статистических вычислений и информатики. Как в биологии используются приемы информатики и математики, так и в точных науках сегодня могут использовать учение об организации живых организмов. Как в бионике. Это прикладная наука, где в технических устройствах применяются принципы и структуры живой природы. Можно сказать, что это своеобразный симбиоз биологии и техники. Дисциплинарные подходы в бионике рассматривают с новой точки зрения как биологию, так и технику. Бионика рассматривала сходные и отличительные черты этих дисциплин. Эта дисциплина имеет три подвида — биологический, теоретический и технический. Биологическая бионика изучает процессы, которые происходят в биологических системах. Теоретическая бионика строит математические модели биосистем. А техническая бионика применяет наработки теоретической бионики для решения различных задач.

Как видно, достижения биотехнологий широко распространены в современной медицине и здравоохранении, но это лишь вершина айсберга. Как уже было сказано, биотехнология начала развиваться с того момента, как человек стал готовить себе пищу, а после широко применялась в сельском хозяйстве для выращивания новых селекционных культур и вывода новых пород домашних животных.

Специальность биотехнолог

Такая профессия востребована и перспективна. Она подходит молодым людям, которые хорошо учились и сдавали экзамены в школе по предметам: химия, биология, физика и математика. Обучение может быть направлено на изучение БТ в целом или в одном из ее направлений. Личные качества, которыми желательно обладать, чтобы получать профессии, связанные с БТ:

• Высокий интеллект и аналитический склад ума.
• Любознательность и эрудированность.
• Нестандартное мышление.
• Терпение и наблюдательность.
• Целеустремленность и ответственность.
• Коммуникабельность.

В высших учебных заведениях можно получить основную профессию или прослушать дополнительный курс для получения второго образования уже состоявшимся профессионалам, например, врачам, по специальности биотехнология. Вуз лучше выбрать государственный, с высоким уровнем преподавания на ведущих кафедрах и хорошими материально-техническими ресурсами — оборудованными лабораториями, налаженными контактами в научном сообществе и возможных местах прохождения практики. Список университетов в Москве, имеющих биотехнологический факультет:

1. МГУ им. М. В. Ломоносова.
2. Аграрный университет им. К. А. Тимирязева.
3. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.
4. Исследовательский университет им Н. И. Пирогова.
5. РУДН.
6. РЭУ им. Г. В. Плеханова.

Вакансии и места работы

Биотехнологи могут работать в научно-исследовательских институтах, которые занимаются глобальными проектами по бионике, биофизике, микробиологии, генной инженерии и другим направлениям БТ. Исследования и разработки могут выполняться по заказу специализированных компаний или в чисто научных целях. Начинающий специалист обычно начинает карьеру с должности лаборанта химического анализа.

Имея склонность и стремление к научным открытиям можно зарекомендовать себя в научном мире. Особое направление БТ — биоинформатика, занимающаяся математическим и компьютерным анализом биологических процессов. Специалисты этого направления требуются во всех областях, связанных с БТ. В медицине все более широко применяются достижения БТ — от лечения генетических заболеваний до разработки новых методик хирургических операций. Вакансии, доступные для биотехнологов — микробиолог или вирусолог.

На фармацевтическом, косметологическом и пищевом производстве и на предприятиях агропромышленного комплекса всегда требуются специалисты, работающие с живыми организмами, — биофармакологи, лаборанты, контролеры технологического процесса, биотехнологи липидов и белков, биоинженеры клеток и тканей. Довольно большой процент выпускников вузов получает дополнительно педагогическое образование и осваивает педагогическую деятельность в области обучения специалистов по БТ.

Биотехнология актуальна и как прикладная наука, сконцентрированная на теоретических исследованиях и разработках.

Плюсы и минусы профессии

Основными положительными моментами при выборе специальности БТ являются актуальность и многозначность — возможность попробовать себя в самых разных сферах и компаниях, в том числе и иностранных, так как российские ученые высоко ценятся за рубежом. Профессионалы этого направления востребованы на рынке труда постоянно и есть вероятность появления новых отраслей человеческой деятельности, которые только формируются или еще даже не существуют. К другим плюсам можно отнести:

• респектабельность и престижность;
• высокую оплату труда при достаточном уровне квалификации;
• хорошие карьерные перспективы;
• моральное удовлетворение — возможность улучшить или спасти жизни многих людей;
• если есть талант и упорство — самореализация в науке.

Некоторые отрицательные моменты тоже присутствуют. Перспективы сильно зависят от места работы и руководства организации-работодателя — карьерный рост и зарплата могут не соответствовать желаемым. Не все специалисты могут осилить сложность заданий и повышенную ответственность на занимаемой вакансии. Некоторые сферы БТ, в частности, генная инженерия, испытывают негативное отношение религиозных деятелей и общественности.

Главными центрами развития БТ являются США и Европа. В России эта отрасль крайне привлекательна для инвесторов, но сложности состоят в выводе новых продуктов на рынок и большой длительности цикла от начала разработки проектов до запуска в производство. Тем не менее на рынке уже существует немало компаний, специализирующихся сугубо на биотехнологиях — Ohmygut, CardioQVARK, Инсилико, 3Д Биопринтинг Солюшенс и другие. Возможно, будущему специалисту-биотехнологу выпадет возможность работать именно в них.

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
разработка технологий производства фармацевтических субстанций, штаммы-продуценты, биотехнологическое производство, генетическая инженерия грибов, биокатализаторы, индуцированный мутагенез, антибиотики, фармацевтические стероиды, ферментация, технологии выделения и очистки биологических субстанций, генетика и селекция микроорганизмов

Направления исследований

• Разработка технологий производства фармацевтических субстанций
• Селекция штаммов микроорганизмов-продуцентов физиологически активных веществ
• Разработка и оптимизация процессов ферментации для микроорганизмов-продуцентов
• Разработка методов выделения и очистки синтезируемых веществ
• Разработка промышленных регламентов на производство субстанций действующих веществ фармацевтических препаратов
• Разработка методов рациональной селекции штаммов с измененным механизмом регуляции метаболизма и/или циклом развития
• Разработка новых подходов к управлению биосинтезом биологически активных веществ
• Разработка  биотехнологических  методов синтеза стероидных лекарственных препаратов из доступного отечественного сырья –стеринов растительного происхождения.
• Изучение процессов микробиологической трансформации стероидов и создание оригинальных стероидтрансформирующих  штаммов с высокими трансформирующими свойствами  для синтеза фармацевтических стероидов.
• Синтез и изучение биологической активности новых модифицированных стероидов
• Изучение регуляции биосинтеза вторичных метаболитов у мицелиальных грибов

Основные методы исследованийУникальные/редкие методы исследования (на базе собственного оборудования), имеющиеся в лаборатории:

разработка новых биотехнологий для производства физиологически активных веществ на базе имеющейся опытной установки и прочего ферментационного оборудования – полный цикл от лабораторных разработок до создания промышленной технологии и регламентов производства.

разработка технологических регламентов для промышленного синтеза стероидных лекарственных препаратов с использованием химических и микробиологических методов, а также оригинальных штаммов и биокатализаторов, включая методы, разработанные в лаборатории.
Методы фундаментальных исследований:

• скрининг биологически активных веществ для фармацевтики и сельского хозяйства
• традиционные методы селекции микроорганизмов с использованием химических и физических
• мутагенных факторов, а также метод, основанный на отборе спонтанных мутантов с измененной регуляцией метаболизма метионина
• метод протопластной трансформации грибов
• ВЭЖХ и спектрофотометрический анализ
• изучение профилей транскрипции генов, кодирующих биосинтез и транспорт антибиотиков и стероидов

Краткая история лабораторииЛаборатория была создана в 2010 году  по направлению биотехнологий. С момента основания лаборатории ее руководителем является к.б.н. Джавахия Вахтанг Витальевич. В рамках научных исследований за период 2012-2014 гг. разработан ряд технологий для производства биопрепаратов на лабораторном и опытно-промышленном уровне. Разработаны технологии химического синтеза фармацевтических субстанций. Ведутся разработки технологий производства иммуносупрессорных и противоопухолевых препаратов. Разрабатываются технологии биологического синтеза нового поколения противогрибковых антибиотиков.

В 2013 году в состав лаборатории вошли лаборатория биоинженерии антибиотиков и лаборатория биотехнологии стероидов.

Лаборатория биотехнологии стероидов была преобразована в 1995 г. из лаборатории биоинженерии иммобилизованных клеток (руководитель — д.б.н. Кощеенко К.А). Первым руководителем преобразованной лаборатории стала к.х.н. Андрюшина В.А. Команда лаборатории состоит из высококвалифицированных технологов биологического и химического синтеза, и специалистов, имеющих опыт промышленного производства и продвижения биопрепаратов.

Методы производства

Организмы

Бактерия Escherichia coli — один из наиболее часто используемых организмов в биотехнологии.

В современной биотехнологии теперь используются как бактерии, так и высшие организмы, такие как грибы , растения или клетки животных . Часто используемые организмы уже тщательно исследованы, например кишечная бактерия Escherichia coli или пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae . Хорошо изученные организмы часто используются в биотехнических целях, потому что они хорошо известны и уже разработаны методы их культивирования или генетических манипуляций. Простые организмы также можно генетически модифицировать с меньшими усилиями .

Все чаще в биотехнологии используются высшие организмы ( многоклеточные эукариоты ). Причиной этого является, например, способность вносить посттрансляционные изменения в белки, которые z. Б. не имеет места в бактериях. Примером этого является гликопротеин — гормон эритропоэтин , известный под аббревиатурой EPO как допинговые агенты . Однако эукариотические клетки растут медленнее, чем бактерии, и их труднее культивировать по другим причинам. В некоторых случаях фармацевтические растения , выращиваемые в поле, в теплице или в фотобиореакторе, могут быть альтернативой производству этих биофармацевтических препаратов .

Биореакторы

→ Основная статья : биореактор

В частности, микроорганизмы можно культивировать в биореакторах или ферментерах . Это контейнеры, в которых условия регулируются и оптимизируются таким образом, чтобы культивируемые микроорганизмы производили желаемые вещества. В биореакторах различные параметры , такие как В. рН , температура , подача кислорода , азот питание , содержание глюкозы или настройки мешалок можно регулировать. Поскольку микроорганизмы, которые можно использовать, имеют очень разные требования, доступны очень разные типы ферментеров, такие как B. реакторы с мешалкой , петлевые реакторы , реакторы эрлифта , а также светопропускающие фотобиореакторы для выращивания фотосинтезирующих организмов (таких как водоросли и растения).

Практические примеры

Многие виды использования биотехнологии широко известны среди населения в целом. Например, получение инсулина от использования человеком для лечения диабета путем генетической модификации бактерий E.coli в семидесятые годы является одним из самых печально известных случаев в средствах массовой информации.

Другими известными всеми видами применения являются получение трансгенных продуктов питания. Примером этого является рис, генетически модифицированная культура, которая содержит высокую концентрацию бета-каротионов (прекурсоров витамина А) для заполнения дефицита питания в популяциях Глобального Юга. Список трансгенных и их потенциальных выгод почти бесконечен.

Биоремедиация

Биоремедиация является одной из наименее известных отраслей этой научной дисциплины, поскольку ее непосредственное воздействие не наблюдается ни в обществе, ни в цепочке потребления. Он основан на использовании микроорганизмов и других живых организмов, обладающих каталитическими возможностями для разложения токсичных соединений в экосистемах. Это имеет огромный потенциал с точки зрения смягчения загрязнения человека.

Примером этого является биопробеливание, которое основано на использовании микроорганизмов с окислительным метаболизмом железа и серы, способных растворять металлы.

Промышленные процессы

Другим очень характерным примером является использование микроорганизмов или оксидоредуктаз (ферментов, которые катализируют передачу электронов от молекулы-донора к получателю) для получения ценных химических веществ или устранения высокотоксических соединений. Благодаря этому можно способствовать формированию новых материалов, таких как знаменитые биоразлагаемые пластмассы или производство биотоплива.

Выводы

Как мы видели, биотехнология — это не более чем многодисциплинарный образный «инструмент», который объединяет такие течения, как инженерия, физика, химия, биология, медицина и ветеринария, чтобы максимизировать сбор ресурсов и здоровье человека.

Хотя некоторые варианты этого технологического инструмента находятся под общественным контролем, важно признать, что без антибиотиков, вакцин и таких результатов, как рекомбинантный инсулин, ожидаемая продолжительность жизни у людей была бы гораздо ниже. Поэтому, несмотря на страх, вызванный незнанием основополагающих механизмов, которые приводят к продуктам для потребления человеком, мы должны доверять медицинским и научным работникам, которые используют биотехнологические инструменты для улучшения качества нашей жизни