Najnovšie pokroky v biotechnológiách. Čo je biotechnológia? Hlavné smery a úspechy

ÚVOD

1.1. Všeobecné ustanovenia

Zákon Ruskej federácie „o veterinárnom lekárstve“ definuje hlavné úlohy veterinárnej medicíny „v oblasti vedeckých poznatkov a praxe zameraných na prevenciu chorôb zvierat a ich liečbu, výrobu kompletných a veterinárne bezpečných produktov živočíšnej výroby a ochranu obyvateľstva pred bežnými chorobami ľuďom a zvieratám“.

Riešenie mnohých týchto problémov sa uskutočňuje metódami biotechnológie.

Celkom úplnú definíciu biotechnológie dáva Európska biotechnologická federácia, založená v roku 1978. Podľa tejto definície biotechnológie je veda, ktorá na základe aplikácie poznatkov z oblasti mikrobiológie, biochémie, genetiky, genetického inžinierstva, imunológie, chemickej technológie, prístrojovej techniky a strojárstva využíva biologické objekty (mikroorganizmy, bunky živočíšnych a rastlinných tkanív) alebo molekuly (nukleové kyseliny, bielkoviny, enzýmy, sacharidy atď.) na priemyselnú výrobu látok a produktov užitočných pre ľudí a zvieratá.

Kým sa všeobecný pojem „biotechnológia“ stal všeobecne akceptovaným, používali sa názvy ako aplikovaná mikrobiológia, aplikovaná biochémia, enzýmová technológia, bioinžinierstvo, aplikovaná genetika a aplikovaná biológia na označenie rôznych technológií, ktoré sú najbližšie k biológii.

Využitie vedeckých úspechov v biotechnológii sa uskutočňuje na najvyššej úrovni modernej vedy. Jedine biotechnológia vytvára možnosť získavania rôznych látok a zlúčenín z relatívne lacných, dostupných a obnoviteľných materiálov.

Na rozdiel od prírodných látok a zlúčenín si umelo syntetizované látky vyžadujú veľké investície, sú slabo absorbované živočíšnymi a ľudskými organizmami a majú vysoké náklady.

Biotechnológia využíva mikroorganizmy a vírusy, ktoré v priebehu svojho života prirodzene produkujú látky, ktoré potrebujeme – vitamíny, enzýmy, aminokyseliny, organické kyseliny, alkoholy, antibiotiká a ďalšie biologicky aktívne zlúčeniny.

Živá bunka svojou organizačnou štruktúrou, súdržnosťou procesov, presnosťou výsledkov, efektívnosťou a racionalitou prevyšuje akúkoľvek rastlinu.

V súčasnosti sa mikroorganizmy využívajú najmä v troch typoch biotechnologických procesov:

Na výrobu biomasy;

Získať metabolické produkty (napríklad etanol, antibiotiká, organické kyseliny atď.);

Na spracovanie organických a anorganických zlúčenín prírodného aj antropogénneho pôvodu.

Hlavnou úlohou prvého typu procesov, ktoré má dnes biotechnologická výroba riešiť, je odstránenie nedostatku bielkovín v krmive hospodárskych zvierat a vtákov, pretože v bielkovinách rastlinného pôvodu je nedostatok aminokyselín a predovšetkým najmä cenných, esenciálnych tzv.

Hlavným smerom druhej skupiny biotechnologických procesov je v súčasnosti výroba produktov mikrobiálnej syntézy s využitím odpadových produktov z rôznych priemyselných odvetví, vrátane potravinárskeho, ropného a drevospracujúceho priemyslu atď.

Biotechnologické spracovanie rôznych chemických zlúčenín je zamerané najmä na zabezpečenie ekologickej rovnováhy v prírode, spracovanie odpadových produktov ľudskej činnosti a minimalizáciu negatívneho antropogénneho vplyvu na prírodu.

V priemyselnom meradle je biotechnológia priemysel, v ktorom možno rozlíšiť tieto odvetvia:

Výroba polymérov a surovín pre textilný priemysel;

Získavanie metanolu, etanolu, bioplynu, vodíka a ich využitie v energetickom a chemickom priemysle;

Produkcia bielkovín, aminokyselín, vitamínov, enzýmov atď. veľkoplošnou kultiváciou kvasiniek, rias, baktérií;

Zvýšenie produktivity poľnohospodárskych rastlín a zvierat;

Získanie herbicídov a bioinsekticídov;

Široké zavádzanie metód genetického inžinierstva pri získavaní nových plemien zvierat, odrôd rastlín a kultivácii tkanivových bunkových kultúr rastlinného a živočíšneho pôvodu;

Spracovanie priemyselného a domového odpadu, odpadových vôd, výroba kompostov pomocou mikroorganizmov;

Využitie škodlivých emisií ropy, chemikálií, ktoré znečisťujú pôdu a vodu;

Výroba terapeutických a profylaktických a diagnostických prípravkov (vakcíny, séra, antigény, alergény, interferóny, antibiotiká atď.).

Takmer všetky biotechnologické procesy úzko súvisia s vitálnou aktivitou rôznych skupín mikroorganizmov - baktérií, vírusov, kvasiniek, mikroskopických húb atď., A majú množstvo charakteristických znakov:

1. Proces mikrobiálnej syntézy je spravidla súčasťou viacstupňovej výroby a cieľový produkt štádia biosyntézy často nie je komerčný a podlieha ďalšiemu spracovaniu.

2. Pri kultivácii mikroorganizmov je zvyčajne potrebné udržiavať aseptické podmienky, čo si vyžaduje sterilizáciu zariadení, komunikácií, surovín a pod.

3. Kultivácia mikroorganizmov sa uskutočňuje v heterogénnych systémoch, ktorých fyzikálno-chemické vlastnosti sa môžu počas procesu výrazne meniť.

4. Technologický proces sa vyznačuje vysokou variabilitou v dôsledku prítomnosti biologického objektu v systéme, t.j. populácie mikroorganizmov.

5. Zložitosť a multifaktoriálny charakter mechanizmov regulácie rastu mikroorganizmov a biosyntézy produktov metabolizmu.

6. Zložitosť a vo väčšine prípadov nedostatok informácií o kvalitatívnom a kvantitatívnom zložení produkčných médií.

7. Relatívne nízke koncentrácie cieľových produktov.

8. Schopnosť procesu samoregulácie.

9. Podmienky optimálne pre rast mikroorganizmov a pre biosyntézu cieľových produktov sa nie vždy zhodujú.

Mikroorganizmy spotrebúvajú látky z prostredia, rastú, množia sa, uvoľňujú kvapalné a plynné produkty látkovej výmeny, čím realizujú tie zmeny v systéme (akumulácia biomasy alebo produktov látkovej premeny, spotreba škodlivín), pre ktoré sa proces pestovania uskutočňuje. Preto možno mikroorganizmus považovať za ústredný prvok biotechnologického systému, ktorý určuje efektívnosť jeho fungovania.

1.2. História vývoja biotechnológie

Za posledných 20 rokov biotechnológia vďaka svojim špecifickým výhodám v porovnaní s inými vedami urobila rozhodujúci prielom na priemyselnú úroveň, čo je do značnej miery spôsobené aj vývojom nových výskumných metód a zintenzívnením procesov, ktoré otvorili dovtedy nepoznané možnosti. pri získavaní biologických prípravkov, spôsobov izolácie, identifikácie a čistenia biologicky aktívnych látok.

Biotechnológia sa formovala a vyvíjala tak, ako sa formovala a rozvíjala ľudská spoločnosť. Jeho vznik, formovanie a vývoj možno podmienečne rozdeliť do 4 období.

1. Empirické obdobie alebo pravek - najdlhšie, pokrývajúce približne 8000 rokov, z toho viac ako 6000 rokov pred naším letopočtom. a okolo roku 2000 nášho letopočtu Vtedajšie staroveké národy intuitívne využívali techniky a metódy na výrobu chleba, piva a niektorých ďalších produktov, ktoré dnes zaraďujeme medzi biotechnologické.

Je známe, že Sumeri - prví obyvatelia Mezopotámie (na území moderného Iraku) vytvorili v tých časoch prekvitajúcu civilizáciu. Piekli chlieb z kysnutého cesta, ovládali umenie výroby piva. Získané skúsenosti sa odovzdávali z generácie na generáciu, šírili sa medzi susedné národy (Asýrčania, Babylončania, Egypťania a starí hinduisti). Už niekoľko tisícročí je známy ocot, ktorý sa doma pripravoval už od pradávna. Prvá destilácia pri výrobe vína sa uskutočnila v 12. storočí; vodka z obilnín bola prvýkrát získaná v 16. storočí; Šampanské je známe už od 18. storočia.

Empirické obdobie zahŕňa výrobu fermentovaných mliečnych výrobkov, kyslej kapusty, medových alkoholických nápojov, silážovanie krmovín.

Národy odpradávna teda v praxi využívali biotechnologické procesy, pričom o mikroorganizmoch nič nevedeli. Empirizmus bol charakteristický aj pre prax využívania úžitkových rastlín a živočíchov.

V roku 1796 sa odohrala najdôležitejšia udalosť v biológii – E. Jenner uskutočnil prvé očkovanie človeka proti kravským kiahňam.

2. Etiologické obdobie vo vývoji biotechnológie zahŕňa druhú polovicu 19. storočia. a prvej tretiny 20. storočia. (1856 - 1933). Je spojený s vynikajúcim výskumom veľkého francúzskeho vedca L. Pasteura (1822 - 95) - zakladateľa vedeckej mikrobiológie.

Pasteur stanovil mikrobiálny charakter fermentácie, dokázal možnosť života v bezkyslíkových podmienkach, vytvoril vedecké základy očkovania atď.

V tom istom období pôsobili jeho vynikajúci žiaci, zamestnanci a kolegovia: E. Duclos, E. Roux, Sh.E. Chamberlan, I.I. Mečnikov; R. Koch, D. Lister, G. Ricketts, D. Ivanovsky a ďalší.

V roku 1859 pripravil L. Pasteur tekutú živnú pôdu, R. Koch v roku 1881 navrhol spôsob kultivácie baktérií na sterilných zemiakových plátkoch a na agarových živných pôdach. A v dôsledku toho bolo možné dokázať individualitu mikróbov a získať ich v čistých kultúrach. Okrem toho by sa každý druh mohol množiť na živnom médiu a použiť na reprodukciu zodpovedajúcich procesov (fermentácia, oxidácia atď.).

Medzi úspechmi 2. obdobia stojí za zmienku:

1856 - Český mních G. Mendel objavil zákony dominancie vlastností a zaviedol koncept jednotky dedičnosti v podobe diskrétneho faktora, ktorý sa prenáša z rodičov na potomkov;

1869 – F. Miler izoloval „nukleín“ (DNA) z leukocytov;

1883 – I. Mečnikov vypracoval teóriu bunkovej imunity;

1984 - F. Leffler izoloval a kultivoval pôvodcu záškrtu;

1892 – D. Ivanovský objavil vírusy;

1893 – W. Ostwald stanovil katalytickú funkciu enzýmov;

1902 – G. Haberland ukázal možnosť kultivácie rastlinných buniek v živných roztokoch;

1912 - C. Neuberg odhalil mechanizmus fermentačných procesov;

1913 - L. Michaelis a M. Menten vyvinuli kinetiku enzymatických reakcií;

1926 – X. Morgan sformuloval chromozómovú teóriu dedičnosti;

1928 – F. Griffith opísal fenomén „transformácie“ u baktérií;

1932 - M. Knoll a E. Ruska vynašli elektrónový mikroskop.
V tomto období sa vyrába lisované potraviny

kvasnice, ako aj produkty ich metabolizmu - acetón, butanol, citrónová a mliečna kyselina, Francúzsko začalo vytvárať biozariadenia na mikrobiologické čistenie odpadových vôd.

Napriek tomu akumulácia veľkého množstva buniek rovnakého veku zostala mimoriadne namáhavým procesom. Preto bol potrebný zásadne odlišný prístup na riešenie mnohých problémov v oblasti biotechnológií.

3. Biotechnické obdobie – začalo sa v roku 1933 a trvalo do roku 1972.

V roku 1933 A. Kluiver a A.Kh. Perkin publikoval prácu „Metódy pre štúdium metabolizmu plesňových húb“, v ktorej načrtol hlavné techniky, ako aj prístupy k hodnoteniu výsledkov získaných pri submerznej kultivácii húb. Začalo sa zavádzanie veľkých hermetických zariadení do biotechnológie, ktoré zabezpečujú, že procesy prebiehajú v sterilných podmienkach.

Obzvlášť silný impulz vo vývoji priemyselných biotechnologických zariadení bol zaznamenaný počas formovania a vývoja výroby antibiotík (počas druhej svetovej vojny 1939-1945, keď bola naliehavá potreba antimikrobiálnych liekov na liečbu pacientov s infikovanými ranami).

Všetko pokrokové v oblasti biotechnologických a technických disciplín, ktoré sa v tom čase dosiahlo, sa odrazilo v biotechnológiách:

1936 - boli vyriešené hlavné úlohy navrhovania, vytvárania a uvádzania do praxe potrebného zariadenia, vrátane hlavného - bioreaktora (fermentor, kultivátor);

1942 – M. Delbrück a T. Anderson prvýkrát videli vírusy pomocou elektrónového mikroskopu;

1943 - penicilín sa vyrába v priemyselnom meradle;

1949 – J. Lederberg objavil proces konjugácie v r E.kólia;

1950 - J. Monod vypracoval teoretické základy kontinuálnej kontrolovanej kultivácie mikróbov, ktoré vo svojom výskume rozvinuli M. Stephenson, I. Molek, M. Ierusalimsky,
I. Rabotnová, I. Pomozgová, I. Basnakyan, V. Biryukov;

1951 – M. Theiler vyvinul vakcínu proti žltej zimnici;

1952 - W. Hayes opísal plazmid ako extrachromozomálny faktor dedičnosti;

1953 – F. Crick a J. Watson dekódovali štruktúru DNA. To bolo impulzom pre vývoj metód na kultiváciu buniek rôzneho pôvodu vo veľkom meradle na získanie bunkových produktov a buniek samotných;

1959 - Japonskí vedci objavili plazmidy rezistencie na antibiotiká (K-faktor) v dyzentérickej baktérii;

1960 – S. Ochoa a A. Kornberg izolovali proteíny, ktoré dokážu „zosieťovať“ alebo „zlepiť“ nukleotidy do polymérnych reťazcov, čím sa syntetizujú makromolekuly DNA. Jeden taký enzým bol izolovaný z Escherichia coli a nazvaný DNA polymeráza;

1961 - M. Nirenberg prečítal prvé tri písmená genetiky
kód pre aminokyselinu fenylalanín;

1962 – X. Korán chemicky syntetizoval funkčný gén;

1969 - M. Beckwith a S. Shapiro izolovali gén operónu 1ac z E.kólia;

- 1970 - bol izolovaný enzýmový reštrikčný enzým (reštrikčná endonukleáza).

4. Obdobie genetického inžinierstva začalo v roku 1972, keď P. Berg vytvoril prvú rekombináciu molekuly DNA, čím demonštroval možnosť riadených manipulácií s genetickým materiálom baktérií.

Prirodzene, bez zásadnej práce F. Cricka a J. Watsona o stanovení štruktúry DNA by nebolo možné dosiahnuť moderné výsledky v oblasti biotechnológie. Objasnenie mechanizmov fungovania a replikácie DNA, izolácia a štúdium špecifických enzýmov viedli k vytvoreniu prísne vedeckého prístupu k vývoju biotechnických procesov založených na manipuláciách genetického inžinierstva.

Vytvorenie nových výskumných metód bolo nevyhnutným predpokladom rozvoja biotechnológie v 4. období:

1977 – M. Maxam a W. Gilbert vyvinuli metódu na analýzu primárnej štruktúry DNA chemickou degradáciou a J. Sanger
- kopírovaním polymerázou s použitím koncových nukleotidových analógov;

1981 - prvý diagnostický kit monoklonálnych protilátok schválený na použitie v USA;

1982 – začal sa predávať ľudský inzulín produkovaný bunkami E. coli; povolená na použitie v európskych krajinách, vakcína pre zvieratá získaná technológiou
rekombinantná DNA; boli vyvinuté geneticky upravené interferóny, nádorový nekrotizujúci faktor, interleukín-2, ľudský rastový hormón atď.;

1986 – K. Mullis vyvinul metódu polymerázovej reťazovej reakcie (PCR);

1988 - začala sa veľkovýroba zariadení a diagnostických súprav pre PCR;

1997 - Prvý cicavec (ovca Dolly) bol klonovaný z diferencovanej somatickej bunky.

Takí vynikajúci domáci vedci ako L.S. Tsenkovsky, S.N. Vyshelessky, M.V. Lichačev, N.N. Ginzburg, S.G. Kolesov, Ya.R. Koljakov, R.V. Petrov, V.V. Kafarov a ďalší neoceniteľne prispeli k rozvoju biotechnológie.

Najvýznamnejšie úspechy biotechnológie v 4. období:

1. Rozvoj intenzívnych procesov (namiesto extenzívnych) na základe riadeného základného výskumu (s výrobcami antibiotík, enzýmov, aminokyselín, vitamínov).

2. Získavanie superproducentov.

3. Tvorba rôznych produktov potrebných pre človeka na základe technológií genetického inžinierstva.

4. Vytváranie nezvyčajných organizmov, ktoré predtým v prírode neexistovali.

5. Vývoj a zavedenie do praxe špeciálnych zariadení pre biotechnologické systémy.

6. Automatizácia a informatizácia biotechnologických výrobných procesov s maximálnym využitím surovín a minimálnou spotrebou energie.

Vyššie uvedené výdobytky biotechnológií sa v súčasnosti implementujú v národnom hospodárstve a budú uvedené do praxe v najbližších 10-15 rokoch. V dohľadnej budúcnosti budú definované nové základné kamene biotechnológie a čakajú nás nové objavy a pokroky.

1.3. Biosystémy, objekty a metódy v biotechnológiách

Jedným z pojmov v biotechnológii je pojem „biosystém“. Zovšeobecnené charakteristiky biologického (živého) systému možno zredukovať na tri hlavné črty, ktoré sú im vlastné:

1. Živé systémy sú heterogénne otvorené systémy, ktoré si vymieňajú hmotu a energiu s prostredím.

2. Tieto systémy sú samosprávne, samoregulačné a aktívne, t.j. schopné vymieňať si informácie s okolím, aby si zachovali svoju štruktúru a riadili metabolické procesy.

3. Živé systémy sa samy rozmnožujú (bunky, organizmy).

Štruktúrou sa biosystémy delia na prvky (subsystémy), sú vzájomne prepojené a vyznačujú sa zložitou organizáciou (atómy, molekuly, organely, bunky, organizmy, populácie, spoločenstvá).

Riadenie v bunke je kombináciou procesov syntézy molekúl proteín-enzým nevyhnutných na realizáciu určitej funkcie a kontinuálnych procesov zmien aktivity počas interakcie DNA tripletových kódov v jadre a makromolekúl v ribozómoch. K posilneniu a inhibícii enzymatickej aktivity dochádza v závislosti od množstva počiatočných a konečných produktov zodpovedajúcich biochemických reakcií. Vďaka tejto zložitej organizácii sa biosystémy líšia od všetkých neživých objektov.

Správanie biosystému je súbor jeho reakcií v reakcii na vonkajšie vplyvy, t.j. najčastejšou úlohou riadiacich systémov živých organizmov je zachovanie ich energetickej základne v meniacich sa podmienkach prostredia.

N.M. Amosov rozdeľuje všetky biosystémy do piatich hierarchických úrovní zložitosti: jednobunkové organizmy, mnohobunkové organizmy, populácie, biogeocenóza a biosféra.

Jednobunkové organizmy sú vírusy, baktérie a prvoky. Funkcie jednobunkových organizmov sú výmena hmoty a energie s prostredím, rast a delenie, reakcie na vonkajšie podnety v podobe zmien metabolizmu a formy pohybu. Všetky funkcie jednobunkových organizmov sú podporované biochemickými procesmi enzymatickej povahy a prostredníctvom energetického metabolizmu - od spôsobu získavania energie až po syntézu nových štruktúr alebo štiepenie existujúcich. Jediným mechanizmom jednobunkových organizmov, ktorý zabezpečuje ich adaptáciu na prostredie, je mechanizmus zmien jednotlivých génov DNA a v dôsledku toho zmena enzýmových proteínov a zmena biochemických reakcií.

Základom systematického prístupu k analýze štruktúr biosystémov je ich reprezentácia vo forme dvoch zložiek – energie a riadenia.

Na obr. 1. ukazuje zovšeobecnený schematický diagram energetických a informačných tokov v akomkoľvek biosystéme. Hlavným prvkom je energetická zložka označovaná MS (metabolický systém) a kontrolná zložka označovaná P (genetická a fyziologická kontrola) a prenášajúca riadiace signály do efektorov (E). Jednou z hlavných funkcií metabolického systému je zásobovanie biosystémov energiou.

Ryža. 1. Toky energie a informácií v biosystéme.

Štruktúra biosystémov je udržiavaná mechanizmami genetickej kontroly. Prijímanie energie a informácií z iných systémov vo forme metabolických produktov (metabolitov) a počas obdobia tvorby - vo forme hormónov, genetický systém riadi proces syntézy potrebných látok a podporuje životnú aktivitu iných systémov tela. a procesy v tomto systéme prebiehajú dosť pomaly.

Napriek rôznorodosti biosystémov zostáva vzťah medzi ich biologickými vlastnosťami pre všetky organizmy nemenný. V zložitom systéme sú možnosti prispôsobenia oveľa väčšie ako v jednoduchom. V jednoduchom systéme tieto funkcie zabezpečuje malý počet mechanizmov, pričom sú citlivejšie na zmeny vonkajšieho prostredia.

Biosystémy sa vyznačujú kvalitatívnou heterogenitou, ktorá sa prejavuje v tom, že v rámci toho istého funkčného biosystému spolu a harmonicky spolupracujú subsystémy s kvalitatívne odlišnými adekvátnymi riadiacimi signálmi (chemické, fyzikálne, informačné).

Hierarchia biosystémov sa prejavuje postupným skomplikovaním funkcie na jednej úrovni hierarchie a náhlym prechodom na kvalitatívne odlišnú funkciu na ďalšej úrovni hierarchie, ako aj špecifickou výstavbou rôznych biosystémov, ich analýzou a riadenie v takom poradí, aby konečná výstupná funkcia nižšej úrovne hierarchie bola zahrnutá ako prvok vyššej úrovne.

Neustále prispôsobovanie sa prostrediu a evolúcia sú nemožné bez jednoty dvoch protikladných vlastností: štruktúrno-funkčnej organizácie a štruktúrno-funkčnej pravdepodobnosti, stochasticity a variability.

Štrukturálna a funkčná organizácia sa prejavuje na všetkých úrovniach biosystémov a vyznačuje sa vysokou stabilitou biologického druhu a jeho formy. Na úrovni makromolekúl je táto vlastnosť zabezpečená replikáciou makromolekúl, na úrovni bunky - delením, na úrovni jedinca a populácie - rozmnožovaním jedincov rozmnožovaním.

Ako biologické objekty alebo systémy, ktoré biotechnológia využíva, je potrebné v prvom rade pomenovať jednobunkové mikroorganizmy, ako aj živočíšne a rastlinné bunky. Výber týchto objektov je spôsobený nasledujúcimi bodmi:

1. Bunky sú akési „biotovárne“, ktoré v priebehu života produkujú množstvo cenných produktov: bielkoviny, tuky, sacharidy, vitamíny, nukleové kyseliny, aminokyseliny, antibiotiká, hormóny, protilátky, antigény, enzýmy, alkoholy atď. Mnohé z týchto produktov, ktoré sú v ľudskom živote mimoriadne potrebné, zatiaľ nie je možné získať „nebiotechnologickými“ metódami z dôvodu nedostatku alebo vysokej ceny surovín.
alebo zložitosť technologických procesov;

2. Bunky sa množia extrémne rýchlo. Bakteriálna bunka sa teda delí každých 20 - 60 minút, kvasinková bunka - každých 1,5 - 2 hodiny, zviera - po 24 hodinách, čo umožňuje umelo vypestovať obrovské množstvá biomasy na relatívne lacnom a nedeficitnom živnom médiu. v priemyselnom meradle v relatívne krátkom čase.mikrobiálne, živočíšne alebo rastlinné bunky. Napríklad v bioreaktore s kapacitou 100 m 3 možno za 2 - 3 dni vypestovať 10" 6 - 10 18 mikrobiálnych buniek. Počas života buniek, keď sú pestované, sa do organizmu dostáva veľké množstvo cenných produktov. prostredie a samotné bunky sú skladmi týchto produktov;

3. Biosyntéza komplexných látok ako sú bielkoviny, antibiotiká, antigény, protilátky a pod. je oveľa ekonomickejšia a technologicky dostupnejšia ako chemická syntéza. Zároveň je počiatočná surovina pre biosyntézu spravidla jednoduchšia a dostupnejšia ako suroviny pre iné
typy syntéz. Na biosyntézu odpady z poľnohospodárstva, rybích produktov, potravinárskeho priemyslu, rastlinných surovín (srvátka, kvasnice, drevo, melasa atď.)

4. Možnosť realizácie biotechnologického procesu v priemyselnom meradle, t.j. dostupnosť vhodných technologických zariadení, dostupnosť surovín, technológie spracovania a pod.

Príroda tak dala výskumníkom živý systém obsahujúci a syntetizujúci jedinečné zložky a predovšetkým nukleové kyseliny, s objavom ktorých sa biotechnológia a svetová veda vo všeobecnosti začali rýchlo rozvíjať.

Predmetom biotechnológie sú vírusy, baktérie, huby, prvoky, bunky (tkanivá) rastlín, zvierat a ľudí, látky biologického pôvodu (napríklad enzýmy, prostaglandíny, lektíny, nukleové kyseliny), molekuly.

V tejto súvislosti možno povedať, že predmety biotechnológie sa týkajú buď mikroorganizmov, alebo rastlinných a živočíšnych buniek. Telo možno zase charakterizovať ako systém ekonomickej, komplexnej, kompaktnej, cieľavedomej syntézy, ktorá prebieha stabilne a aktívne pri optimálnom udržiavaní všetkých potrebných parametrov.

Metódy používané v biotechnológii sú určené dvoma úrovňami: bunkovou a molekulárnou. Obe sú určené biologickými objektmi.

V prvom prípade ide o bakteriálne bunky (na výrobu vakcínových prípravkov), aktinomycéty (na výrobu antibiotík), mikromycéty (na výrobu kyseliny citrónovej), živočíšne bunky (na výrobu antivírusových vakcín), ľudské bunky (na výrobu interferónu) atď.

V druhom prípade sa zaoberajú molekulami, napríklad nukleovými kyselinami. V konečnom štádiu sa však molekulárna úroveň transformuje na bunkovú. Bunky zvierat a rastlín, mikrobiálne bunky v procese života (asimilácia a disimilácia) tvoria nové produkty a uvoľňujú metabolity rôzneho fyzikálno-chemického zloženia a biologického účinku.

Keď bunka rastie, prebieha v nej obrovské množstvo enzýmovo katalyzovaných reakcií, v dôsledku ktorých vznikajú medziprodukty, ktoré sa zase menia na bunkové štruktúry. Medziprodukty, stavebné bloky zahŕňajú 20 aminokyselín, 4 ribonukleotidy, 4 deoxyribonukleotidy, 10 vitamínov, monosacharidy, mastné kyseliny, hexozamíny. Z týchto „stavebných blokov“ sú postavené „bloky“: asi 2000 proteínov, DNA, tri typy RNA, polysacharidy, lipidy, enzýmy. Výsledné "bloky" sa používajú na stavbu bunkových štruktúr: jadro, ribozómy, membrána, bunková stena, mitochondrie, bičíky atď., ktoré tvoria bunku.

V každom štádiu „biologickej syntézy“ bunky je možné určiť tie produkty, ktoré sa dajú využiť v biotechnológiách.

Jednobunkové produkty sú zvyčajne rozdelené do 4 kategórií:

a) samotné bunky ako zdroj cieľového produktu. Napríklad kultivované baktérie alebo vírusy sa používajú na výrobu živej alebo usmrtenej časticovej vakcíny; kvasnice ako kŕmna bielkovina alebo základ na získanie hydrolyzátov živných médií atď.;

b) veľké molekuly, ktoré sú syntetizované bunkami v procese rastu: enzýmy, toxíny, antigény, protilátky, peptidoglykány atď.;

c) primárne metabolity – látky s nízkou molekulovou hmotnosťou (menej ako 1500 daltonov) potrebné pre rast buniek, ako sú aminokyseliny, vitamíny, nukleotidy, organické kyseliny;

d) sekundárne metabolity (idiolyty) - zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktoré nie sú potrebné pre rast buniek: antibiotiká, alkaloidy, toxíny, hormóny.

Všetky mikroobjekty používané v biotechnológii sa označujú ako akaryoty, pro- alebo eukaryoty. Zo skupiny eukaryotov pôsobí napríklad ako biologické objekty s bunkami prvokov, rias a húb, zo skupiny prokaryotov - s bunkami modrozelených rias a baktérií, akaryoty - s vírusmi.

Bioobjekty z mikrosveta sa líšia veľkosťou od nanometrov (vírusy, bakteriofágy) až po milimetre a centimetre (obrovské riasy) a vyznačujú sa pomerne rýchlou rýchlosťou rozmnožovania. Moderný farmaceutický priemysel využíva obrovskú škálu biologických objektov, ktorých zoskupovanie je veľmi zložité a možno ho najlepšie uskutočniť na základe princípu ich proporcionality.

Obrovský súbor biologických objektov nevyčerpáva celú elementárnu základňu, s ktorou biotechnológia operuje. Nedávne pokroky v biológii a genetickom inžinierstve viedli k vzniku úplne nových biologických objektov – transgénnych (geneticky modifikovaných) baktérií, vírusov, húb, rastlinných, živočíšnych, ľudských a chimérnych buniek.

Napriek tomu, že zástupcovia všetkých superkráľov obsahujú genetický materiál, rôznym akaryotom chýba jeden typ nukleovej kyseliny (RNA alebo DNA). Nie sú schopné fungovať (vrátane replikácie) mimo živej bunky, a preto je legitímne nazývať ich bezjadrovými. Parazitizmus vírusov sa vyvíja na genetickej úrovni.

Cielené skúmanie rôznych ekologických ník odhaľuje stále nové skupiny mikroorganizmov produkujúcich užitočné látky, ktoré možno využiť v biotechnológiách. Počet druhov mikroorganizmov používaných v biotechnológiách neustále rastie.

Pri výbere biologického objektu je vo všetkých prípadoch potrebné dodržať zásadu vyrobiteľnosti. Takže, ak vlastnosti biologického objektu nie sú zachované alebo prechádzajú významnými zmenami počas početných kultivačných cyklov, potom by mal byť tento biologický objekt uznaný ako netechnologický, t.j. neprijateľné pre technologický vývoj po štádiu laboratórneho výskumu.

S rozvojom biotechnológie nadobúdajú veľký význam špecializované banky biologických objektov, najmä zbierky mikroorganizmov so študovanými vlastnosťami, ako aj kryobanky živočíšnych a rastlinných buniek, ktoré sa už dnes dajú úspešne použiť pomocou špeciálnych metód na konštrukciu nových organizmov. užitočné pre biotechnológiu. V skutočnosti sú tieto špecializované plodinové banky zodpovedné za udržiavanie mimoriadne cenného genofondu.

Kultúrne zbierky zohrávajú významnú úlohu pri právnej ochrane nových plodín a pri štandardizácii biotechnologických procesov. V zbierkach sa konzervácia, udržiavanie a poskytovanie mikroorganizmov kmeňmi, plazmidmi, fágmi, bunkovými líniami vykonáva tak pre vedecký a aplikovaný výskum, ako aj pre príslušné priemyselné odvetvia. Zbierky kultúr okrem hlavnej úlohy - zabezpečenie životaschopnosti a zachovania genetických vlastností kmeňov - prispievajú k rozvoju vedeckého výskumu (v oblasti taxonómie, cytológie, fyziológie) a slúžia aj na účely vzdelávania. Plnia nezastupiteľnú funkciu ako úschovňa patentovateľných kmeňov. Podľa medzinárodných pravidiel môžu byť patentovaní a deponovaní nielen efektívni výrobcovia, ale aj plodiny využívané v genetickom inžinierstve.

Vedci venujú veľkú pozornosť cieľavedomému vytváraniu nových biologických objektov, ktoré v prírode neexistujú. V prvom rade treba poznamenať vytváranie nových buniek mikroorganizmov, rastlín, živočíchov genetickým inžinierstvom. Vytváranie nových biologických objektov, samozrejme, prispieva k zlepšeniu právnej ochrany vynálezov v oblasti genetického inžinierstva a biotechnológií vôbec. Vytvoril sa smer, ktorý sa zaoberá dizajnom umelých buniek. V súčasnosti existujú metódy, ktoré umožňujú získať umelé bunky pomocou rôznych syntetických a biologických materiálov, napríklad umelej bunkovej membrány s danou permeabilitou a povrchovými vlastnosťami. Niektoré materiály môžu byť uzavreté vo vnútri takýchto buniek: enzýmové systémy, bunkové extrakty, biologické bunky, magnetické materiály, izotopy, protilátky, antigény, hormóny atď. Použitie umelých buniek prinieslo pozitívne výsledky pri produkcii interferónov a monoklonálnych protilátok, v tvorba imunosorbentov atď.

Vyvíjajú sa prístupy na vytváranie umelých enzýmov a analógov enzýmov so zvýšenou stabilitou a aktivitou. Napríklad sa uskutočňuje syntéza polypeptidov požadovanej stereokonfigurácie, hľadajú sa spôsoby riadenej mutagenézy s cieľom nahradiť jednu aminokyselinu inou v molekule enzýmu. Uskutočňujú sa pokusy skonštruovať neenzymatické katalytické modely.

Nasledujúce skupiny biologických objektov by sa mali vyzdvihnúť ako najsľubnejšie:

Rekombinanty, t.j. organizmy získané genetickým inžinierstvom;

Bunky rastlinného a živočíšneho tkaniva;

Termofilné mikroorganizmy a enzýmy;

anaeróbne organizmy;

Združenia na transformáciu komplexných substrátov;

Imobilizované biologické predmety.

Proces umelej tvorby biologického objektu (mikroorganizmu, resp. tkanivovej bunky) spočíva v zmene jeho genetickej informácie s cieľom vylúčiť nežiaduce a posilniť požadované vlastnosti alebo mu dať úplne nové kvality. Najcielenejšie zmeny možno uskutočniť rekombináciou – prerozdelením génov alebo častí génov a spojením genetickej informácie z dvoch alebo viacerých organizmov v jednom organizme. Získanie rekombinantných organizmov sa môže uskutočniť najmä fúziou protoplastov, prenosom prirodzených plazmidov a metódami genetického inžinierstva.

Netradičné biologické činidlá v tomto štádiu vývoja biotechnológie zahŕňajú bunky rastlinných a živočíšnych tkanív, vrátane hybridómov, transplantáty. Cicavčie bunkové kultúry už produkujú interferón a vírusové vakcíny, v blízkej budúcnosti sa bude vo veľkom vyrábať monoklonálne protilátky, povrchové antigény ľudských buniek a angiogénne faktory.

S rozvojom biotechnologických metód sa bude čoraz viac pozornosti venovať využívaniu termofilných mikroorganizmov a ich enzýmov.

Enzýmy produkované termofilnými mikroorganizmami sa vyznačujú tepelnou stabilitou a vyššou odolnosťou voči denaturácii v porovnaní s enzýmami z mezofilov. Uskutočňovanie biotechnologických procesov pri zvýšených teplotách pomocou enzýmov termofilných mikroorganizmov má množstvo výhod:

1) rýchlosť reakcie sa zvyšuje;

2) zvyšuje rozpustnosť činidiel a vďaka tomu - produktivitu procesu;

3) znižuje sa možnosť mikrobiálnej kontaminácie reakčného média.

Dochádza k oživeniu biotechnologických procesov využívajúcich anaeróbne mikroorganizmy, ktoré sú často aj termofilné. Anaeróbne procesy priťahujú pozornosť výskumníkov kvôli nedostatku energie a možnosti získavania bioplynu. Keďže anaeróbna kultivácia nevyžaduje prevzdušňovanie média a biochemické procesy sú menej intenzívne, systém odvodu tepla je zjednodušený, anaeróbne procesy možno považovať za energeticky úsporné.

Anaeróbne mikroorganizmy sa úspešne využívajú na spracovanie odpadov (rastlinná biomasa, odpad z potravinárskeho priemyslu, domový odpad a pod.) a odpadových vôd (domáce a priemyselné odpadové vody, hnoj) na bioplyn.

V posledných rokoch sa rozširuje využitie zmiešaných kultúr mikroorganizmov a ich prirodzených asociácií. V reálnej biologickej situácii v prírode existujú mikroorganizmy vo forme spoločenstiev rôznych populácií, ktoré sú navzájom úzko spojené a uskutočňujú obeh látok v prírode.

Hlavné výhody zmiešaných kultúr v porovnaní s monokultúrami sú nasledovné:

Schopnosť využívať zložité, heterogénne substráty, často nevhodné pre monokultúry;

Schopnosť mineralizovať zložité organické zlúčeniny;

Zvýšená schopnosť biotransformácie organických látok;

Zvýšená odolnosť voči toxickým látkam vrátane ťažkých kovov;

Zvýšená odolnosť voči vplyvom prostredia;

Zvýšená produktivita;

Možná výmena genetickej informácie medzi jednotlivými druhmi spoločenstva.

Je potrebné vyzdvihnúť takú skupinu biologických objektov, akými sú enzýmy-katalyzátory biologického pôvodu, ktoré v aplikovanom aspekte študuje inžinierska enzymológia. Jeho hlavnou úlohou je vývoj biotechnologických procesov, ktoré využívajú katalytické pôsobenie enzýmov, zvyčajne izolovaných z biologických systémov alebo umiestnených vo vnútri buniek umelo zbavených schopnosti rásť. Vďaka enzýmom sa rýchlosť reakcií v porovnaní s reakciami vyskytujúcimi sa v neprítomnosti týchto katalyzátorov zvyšuje o 10 b - 10 12 krát.

Imobilizované biologické objekty treba vyčleniť ako samostatné odvetvie tvorby a používania biologických objektov. Imobilizovaný objekt je harmonický systém, ktorého pôsobenie je vo všeobecnosti determinované správnym výberom troch hlavných komponentov: biologického objektu, nosiča a spôsobu väzby objektu na nosič.

Na mobilizáciu biologických objektov sa používajú najmä tieto skupiny metód:

Zahrnutie do gélov, mikrokapsúl;

Adsorpcia na nerozpustných nosičoch;

Kovalentná väzba na nosič;

Zosieťovanie s bifunkčnými činidlami bez použitia nosiča;

- "samoagregácia" v prípade neporušených buniek.

Hlavné výhody použitia imobilizovaných biologických predmetov sú:

Vysoká aktivita;

Schopnosť kontrolovať mikroprostredie činidla;

možnosť úplného a rýchleho oddelenia cieľových produktov;

Možnosť organizácie nepretržitých procesov s viacnásobným využitím objektu.

Ako vyplýva z vyššie uvedeného, ​​v biotechnologických procesoch je možné využiť množstvo biologických objektov charakterizovaných rôznou úrovňou zložitosti biologickej regulácie, napríklad bunkovú, subcelulárnu, molekulárnu. Prístup k vytvoreniu celého biotechnologického systému ako celku priamo závisí od charakteristík konkrétneho biologického objektu.

V dôsledku základného biologického výskumu sa prehlbujú a rozširujú poznatky o prírode a tým aj o možnostiach uplatnenia konkrétneho biologického systému ako aktívneho začiatku biotechnologického procesu. Súbor biologických objektov sa priebežne aktualizuje.

1.4. Hlavné smery vývoja metódbiotechnológie vo veterinárnej medicíne

Za posledných 40 - 50 rokov došlo vo väčšine vied k prudkému rozvoju, ktorý viedol k jednotnej revolúcii vo výrobe veterinárnych a medicínskych biopreparátov, vytváraniu transgénnych rastlín a živočíchov so špecifikovanými unikátnymi vlastnosťami. Takéto štúdie sú prioritnými oblasťami vedeckého a technologického pokroku v 21. storočí. zaujímajú popredné miesto medzi všetkými vedami.

Aj jednoduchý výpočet komerčných foriem biologických produktov naznačuje neobmedzené možnosti biotechnológie. Táto dôležitá otázka si však zaslúži určité podrobnosti.

Podľa nášho názoru sú možnosti biotechnológie pôsobivé najmä v troch hlavných oblastiach.

Prvým je veľkovýroba mikrobiálnej bielkoviny na kŕmne účely (najskôr na báze hydrolyzátov dreva a potom na báze ropných uhľovodíkov).

Dôležitú úlohu zohráva tvorba esenciálnych aminokyselín nevyhnutných pre vyváženie aminokyselinového zloženia kŕmnych doplnkových látok.

Okrem kŕmnych bielkovín, aminokyselín, vitamínov a iných kŕmnych doplnkových látok, ktoré zvyšujú nutričnú hodnotu krmív, sú možnosti hromadnej výroby a použitia vírusových a bakteriálnych prípravkov na prevenciu chorôb vtákov a hospodárskych zvierat, na účinnú kontrolu škodcov poľnohospodárskych rastlín sa rýchlo rozširuje. Mikrobiologické prípravky, na rozdiel od mnohých chemických, majú vysokú špecifickosť účinku na škodlivý hmyz a fytopatogénne mikroorganizmy, sú neškodné pre ľudí a zvieratá, vtáky a užitočný hmyz. Spolu s priamym ničením škodcov počas doby spracovania pôsobia na potomstvo, znižujú jeho plodnosť a nespôsobujú tvorbu odolných foriem škodlivých organizmov.

Možnosti biotechnológií pri výrobe enzýmových prípravkov na spracovanie poľnohospodárskych surovín a tvorbe nových krmív pre chov zvierat sú obrovské.

Druhým smerom je vývoj v záujme rozvoja biologickej vedy, verejného zdravotníctva a veterinárnej medicíny. Na základe výdobytkov genetického inžinierstva a molekulárnej biológie môže biotechnológia poskytnúť zdravotnú starostlivosť vysoko účinnými vakcínami a antibiotikami, monoklonálnymi protilátkami, interferónom, vitamínmi, aminokyselinami, ako aj enzýmami a ďalšími biologickými produktmi na výskumné a medicínske účely. Niektoré z týchto liekov sa už dnes úspešne používajú nielen vo vedeckých experimentoch, ale aj v praktickej medicíne a veterinárnej medicíne.

Napokon, tretím smerom je vývoj pre priemysel. Už dnes sú produkty biotechnologického priemyslu spotrebovávané alebo využívané potravinárskym a ľahkým priemyslom (enzýmy), metalurgiou (použitie určitých látok v procesoch flotácie, presného liatia, presného valcovania), ropným a plynárenským priemyslom (použitie radu prípravkov na komplexné spracovanie rastlinnej a mikrobiálnej biomasy pri vŕtaní studní, pri selektívnom čistení a pod., gumárenskom a náterovom priemysle (zlepšenie kvality syntetického kaučuku vďaka niektorým proteínovým prísadám), ako aj množstvo iných priemyselných odvetví.

Medzi aktívne rozvíjané oblasti biotechnológie patrí bioelektronika a bioelektrochémia, bionika, nanotechnológie, ktoré využívajú buď biologické systémy alebo princípy fungovania takýchto systémov.

Senzory obsahujúce enzýmy sú široko používané vo vedeckom výskume. Na ich základe bolo vyvinutých množstvo zariadení, napríklad lacné, presné a spoľahlivé prístroje na analýzu. Objavujú sa aj bioelektronické imunosenzory, niektoré využívajúce efekt poľa tranzistorov. Na ich základe sa plánuje vytvorenie relatívne lacných prístrojov schopných určiť a udržať koncentráciu širokého spektra látok v telesných tekutinách na danej úrovni, čo môže spôsobiť revolúciu v biologickej diagnostike.

Úspechy veterinárnej biotechnológie. V Rusku sa biotechnológia ako veda začala rozvíjať v roku 1896. Impulzom bola potreba vytvoriť preventívne a terapeutické prostriedky proti takým chorobám, ako je antrax, dobytčí mor, besnota, slintačka a krívačka a trichinelóza. Na konci XIX storočia. viac ako 50 000 zvierat a 20 000 ľudí ročne zomrelo na antrax. V rokoch 1881-1906 Na mor zomrelo 3,5 milióna kráv. Miazga spôsobila značné škody, pri ktorých uhynuli dobytok a ľudia.

Úspechy domácej veterinárnej vedy a praxe pri vykonávaní špecifickej prevencie infekčných chorôb sú spojené s veľkými vedeckými objavmi uskutočnenými koncom 19. a začiatkom 20. storočia. Išlo o vývoj a zavedenie do veterinárnej praxe preventívnych a diagnostických prípravkov na karanténne a zvlášť nebezpečné choroby zvierat (vakcíny proti antraxu, moru, besnote, alergény na diagnostiku tuberkulózy, sopľavky a pod.). Vedecky dokázaná možnosť prípravy terapeutických a diagnostických hyperimúnnych sér.

Toto obdobie označuje skutočnú organizáciu nezávislého biologického priemyslu v Rusku.

Od roku 1930 sa existujúce veterinárne bakteriologické laboratóriá a ústavy v Rusku začali výrazne rozširovať a na ich základe sa začalo s výstavbou veľkých biologických tovární a biokombinátov na výrobu vakcín, sér a diagnostik na veterinárne účely. V tomto období sa rozvíjajú technologické postupy, vedecko-technologická dokumentácia, ako aj jednotné metódy (štandardy) výroby, kontroly a používania liečiv v chove zvierat a vo veterinárnej medicíne.

V 30. rokoch 20. storočia boli pod vedením V. N. Shaposhnikova postavené prvé závody na výrobu kŕmnych kvasníc na hydrolyzátoch dreva, poľnohospodárskom odpade a sulfitových lúhoch. Úspešne sa zaviedla technológia mikrobiologickej výroby acetónu a butanolu (obr. 2).

Dôležitú úlohu pri vytváraní základov domácej biotechnológie zohralo jeho učenie o dvojfázovom charaktere fermentácie. V roku 1926 sa v ZSSR študovali bioenergetické zákonitosti oxidácie uhľovodíkov mikroorganizmami. V nasledujúcich rokoch sa u nás vo veľkej miere využíval biotechnologický vývoj na rozšírenie „sortimentu“ antibiotík pre medicínu a chov zvierat, enzýmov, vitamínov, rastových látok a pesticídov.

Od založenia celozväzového vedecko-výskumného ústavu pre biosyntézu bielkovinových látok v roku 1963 sa u nás etablovala veľkovýroba na bielkoviny bohatej biomasy mikroorganizmov ako krmiva.

V roku 1966 sa mikrobiologický priemysel vyčlenil na samostatný priemysel a vzniklo Hlavné riaditeľstvo mikrobiologického priemyslu pod Radou ministrov ZSSR - Glavmikrobioprom.

Od roku 1970 u nás prebieha intenzívny výskum selekcie kultúr mikroorganizmov na kontinuálne pestovanie na priemyselné účely.

Sovietski výskumníci sa zapojili do vývoja metód genetického inžinierstva v roku 1972. Treba zdôrazniť, že v ZSSR bol úspešne realizovaný projekt "Revertase" - výroba enzýmu "reverznej transkriptázy" v priemyselnom meradle.

Rozvoj metód na štúdium štruktúry proteínov, objasnenie mechanizmov fungovania a regulácie enzýmovej aktivity otvoril cestu k cielenej modifikácii proteínov a viedol k zrodu inžinierskej enzymológie. Imobilizované enzýmy s vysokou stabilitou sa stávajú silným nástrojom pre katalytické reakcie v rôznych priemyselných odvetviach.

Všetky tieto úspechy posunuli biotechnológiu na novú úroveň, kvalitatívne odlišnú od tej predchádzajúcej schopnosťou vedome riadiť bunkové procesy biosyntézy.

Počas rokov formovania priemyselnej výroby biologických prípravkov u nás došlo k výrazným kvalitatívnym zmenám v biotechnologických metódach ich výroby:

Uskutočnili sa štúdie na získanie stabilných avirulentných kmeňov mikroorganizmov s dedične fixovanými vlastnosťami, z ktorých sa pripravujú živé vakcíny;

Boli vyvinuté nové živné pôdy na kultiváciu mikroorganizmov, vrátane tých na báze hydrolyzátov a extraktov zo surovín na nepotravinárske účely;

Získali sa vysokokvalitné sérové ​​živné pôdy pre leptospiry a iné ťažko kultivovateľné mikroorganizmy;

Bola vyvinutá metóda hlbokého reaktora na kultiváciu mnohých typov baktérií, húb a niektorých vírusov;

Získali sa nové kmene a bunkové línie citlivé na mnohé vírusy, ktoré zabezpečili prípravu a výrobu štandardných a aktívnejších antivírusových vakcín;

Všetky výrobné procesy sú mechanizované a automatizované;

Boli vyvinuté a do výroby zavedené moderné metódy koncentrovania kultúr mikroorganizmov a sublimačného sušenia biologických produktov;

Znížené náklady na energiu na získanie jednotky produkcie, štandardizácia a zlepšenie kvality biologických produktov;

Kultúra výroby biologických produktov sa zlepšila.

Naša krajina, ktorá venuje veľkú pozornosť vývoju veterinárnych biologických produktov na prevenciu, diagnostiku infekčných chorôb a liečbu chorých zvierat, neustále pracuje na zlepšovaní priemyselných technológií, zvládnutí výroby účinnejších, lacnejších a štandardných liekov. V tomto prípade sú hlavné požiadavky:

Využitie svetových skúseností;

Úspora zdrojov;

Zachovanie výrobných oblastí;

Nákup a inštalácia moderných zariadení a technologických liniek;

Vykonávanie vedeckého výskumu vývoja a objavovania nových druhov bioproduktov, nových a lacných receptúr na prípravu živných pôd;

Hľadanie aktívnejších kmeňov mikroorganizmov vo vzťahu k ich antigénnym, imunogénnym a produktívnym vlastnostiam.

Federálna štátna všeobecná vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania „Moskva štátna akadémia veterinárneho lekárstva a biotechnológie pomenovaná po V.I. K.I. Skryabian»

Biotechnologická esej

"Prednáška č. 1"

Práca dokončená

študent FVM

4 kurzy, 11 skupín

Gordon Maria

Disciplína, ktorá študuje, ako sa organizmy používajú na riešenie technologických problémov, je to, o čom je biotechnológia. Jednoducho povedané, je to veda, ktorá študuje živé organizmy pri hľadaní nových spôsobov, ako uspokojiť ľudské potreby. Napríklad genetické inžinierstvo alebo klonovanie sú nové disciplíny, ktoré využívajú organizmy aj najnovšie počítačové technológie s rovnakou aktivitou.

Biotechnológia: Stručne

Veľmi často sa pojem „biotechnológia“ zamieňa s genetickým inžinierstvom, ktoré vzniklo v XX-XXI storočiach, ale biotechnológia sa vzťahuje na širšiu špecifickosť práce. Biotechnológia sa špecializuje na modifikáciu rastlín a živočíchov prostredníctvom hybridizácie a umelého výberu pre potreby človeka.

Táto disciplína dala ľudstvu príležitosť zlepšiť kvalitu potravín, zvýšiť dĺžku života a produktivitu živých organizmov – to je biotechnológia.

Až do 70. rokov 20. storočia sa tento výraz používal výlučne v potravinárstve a poľnohospodárstve. Až v 70. rokoch 20. storočia vedci začali používať termín „biotechnológia“ v laboratórnom výskume, napríklad pri pestovaní živých organizmov v skúmavkách alebo pri vytváraní rekombinantnej DNA. Táto disciplína je založená na takých vedách ako genetika, biológia, biochémia, embryológia, ako aj na robotike, chemických a informačných technológiách.

Na základe nových vedeckých a technologických prístupov boli vyvinuté biotechnologické metódy, ktoré pozostávajú z dvoch hlavných pozícií:

• Veľkoplošná a hĺbková kultivácia biologických objektov v periodickom kontinuálnom režime.
• Rast buniek a tkanív za špeciálnych podmienok.

Nové metódy biotechnológie umožňujú manipulovať s génmi, vytvárať nové organizmy, či meniť vlastnosti už existujúcich živých buniek. To umožňuje širšie využitie potenciálu organizmov a uľahčuje ekonomickú činnosť človeka.

História biotechnológie

Bez ohľadu na to, ako zvláštne to môže znieť, biotechnológia má svoj pôvod v dávnej minulosti, keď sa ľudia ešte len začínali venovať výrobe vína, pečeniu a iným spôsobom varenia. Napríklad biotechnologický proces fermentácie, na ktorom sa aktívne podieľali mikroorganizmy, bol známy už v starovekom Babylone, kde bol široko používaný.

O biotechnológii sa ako o vede začalo uvažovať až začiatkom 20. storočia. Jeho zakladateľom bol francúzsky vedec, mikrobiológ Louis Pasteur a samotný pojem ako prvý zaviedol maďarský inžinier Karl Ereki (1917). 20. storočie sa nieslo v znamení prudkého rozvoja molekulárnej biológie a genetiky, kde sa aktívne uplatňovali výdobytky chémie a fyziky. Jednou z kľúčových etáp výskumu bol vývoj metód kultivácie živých buniek. Spočiatku sa na priemyselné účely pestovali iba huby a baktérie, ale po niekoľkých desaťročiach môžu vedci vytvoriť akékoľvek bunky a úplne kontrolovať ich vývoj.

Začiatkom 20. storočia sa aktívne rozvíjal fermentačný a mikrobiologický priemysel. V tomto čase sa začali objavovať prvé pokusy o zavedenie výroby antibiotík. Vyvíjajú sa prvé potravinové koncentráty, kontroluje sa hladina enzýmov v produktoch živočíšneho a rastlinného pôvodu. V roku 1940 sa vedcom podarilo získať prvé antibiotikum – penicilín. To bol impulz pre rozvoj priemyselnej výroby liečiv, vzniká celé odvetvie farmaceutického priemyslu, ktoré je jednou z buniek modernej biotechnológie.

Dnes sa biotechnológie využívajú v potravinárstve, medicíne, poľnohospodárstve a mnohých ďalších oblastiach ľudského života. V súlade s tým sa objavilo mnoho nových vedeckých smerov s predponou „bio“.

Bioinžinierstvo

Na otázku, čo je biotechnológia, väčšina populácie nepochybne odpovie, že nejde o nič iné ako o genetické inžinierstvo. Čiastočne je to pravda, ale inžinierstvo je len jednou časťou obrovskej disciplíny biotechnológie.

Bioinžinierstvo je disciplína, ktorej hlavnou činnosťou je zlepšovanie ľudského zdravia spájaním poznatkov z oblasti inžinierstva, medicíny, biológie a ich aplikáciou v praxi. Celý názov tejto disciplíny je biomedicínske inžinierstvo. Jej hlavnou špecializáciou je riešenie medicínskych problémov. Využitie biotechnológií v medicíne umožňuje modelovať, vyvíjať a študovať nové látky, vyvíjať liečivá a dokonca zbaviť človeka vrodených chorôb prenášaných DNA. Špecialisti v tejto oblasti môžu vytvárať prístroje a zariadenia pre nové postupy. Vďaka využívaniu biotechnológií v medicíne boli vyvinuté umelé kĺby, kardiostimulátory, kožné protézy, srdcové a pľúcne prístroje. S pomocou nových počítačových technológií môžu bioinžinieri vytvárať proteíny s novými vlastnosťami pomocou počítačových simulácií.

Biomedicína a farmakológia

Rozvoj biotechnológie umožnil nový pohľad na medicínu. Vypracovaním teoretického základu o ľudskom tele majú odborníci v tejto oblasti možnosť využiť nanotechnológiu na zmenu biologických systémov. Rozvoj biomedicíny dal podnet na vznik nanomedicíny, ktorej hlavnou činnosťou je sledovanie, oprava a návrh živých systémov na molekulárnej úrovni. Napríklad cielené podávanie liekov. Nejde o doručenie kuriérom z lekárne až do domu, ale o prevoz lieku priamo do chorej bunky tela.

Rozvíja sa aj biofarmakológia. Skúma účinky, ktoré na organizmus majú látky biologického alebo biotechnologického pôvodu. Výskum v tejto oblasti odbornosti je zameraný na štúdium biofarmaceutík a vývoj spôsobov ich výroby. V biofarmakológii sa lieky získavajú zo živých biologických systémov alebo telesných tkanív.

Bioinformatika a bionika

Biotechnológia však nie je len štúdiom molekúl tkanív a buniek živých organizmov, je to aj aplikácia výpočtovej techniky. Takto prebieha bioinformatika. Zahŕňa kombináciu prístupov, ako napríklad:

• Genomická bioinformatika. To znamená metódy počítačovej analýzy, ktoré sa používajú v komparatívnej genomike.
• Štrukturálna bioinformatika. Vývoj počítačových programov, ktoré predpovedajú priestorovú štruktúru bielkovín.
• Kalkulácia. Tvorba výpočtových metodológií, ktoré dokážu riadiť biologické systémy.

V tejto disciplíne sa spolu s biologickými metódami využívajú metódy matematiky, štatistických výpočtov a informatiky. Podobne ako v biológii sa využívajú techniky informatiky a matematiky a v exaktných vedách dnes môžu využiť náuku o organizácii živých organizmov. Ako v bionike. Ide o aplikovanú vedu, kde sa princípy a štruktúry voľne žijúcich živočíchov uplatňujú v technických zariadeniach. Dá sa povedať, že ide o akúsi symbiózu biológie a techniky. Disciplinárne prístupy v bionike berú do úvahy biológiu aj inžinierstvo z novej perspektívy. Bionika zvažovala podobnosti a rozdiely medzi týmito disciplínami. Táto disciplína má tri poddruhy – biologický, teoretický a technický. Biologická bionika študuje procesy, ktoré sa vyskytujú v biologických systémoch. Teoretická bionika vytvára matematické modely biosystémov. A technická bionika využíva vývoj teoretickej bioniky na riešenie rôznych problémov.

Ako vidíte, výdobytky biotechnológií sú rozšírené v modernej medicíne a zdravotníctve, ale toto je len špička ľadovca. Ako už bolo spomenuté, biotechnológia sa začala rozvíjať od chvíle, keď si človek začal variť vlastné jedlo, a potom sa široko používal v poľnohospodárstve na pestovanie nových chovných plodín a chov nových plemien domácich zvierat.

Bunkové inžinierstvo

Jednou z najdôležitejších techník v biotechnológii je genetické a bunkové inžinierstvo, ktoré sa zameriava na vytváranie nových buniek. Pomocou týchto nástrojov ľudstvo dokázalo vytvoriť životaschopné bunky z úplne odlišných prvkov patriacich rôznym druhom. Tak vzniká nový súbor génov, ktorý v prírode neexistuje. Genetické inžinierstvo umožňuje človeku získať požadované vlastnosti z upravených rastlinných alebo živočíšnych buniek.

Zvlášť cenené sú úspechy genetického inžinierstva v poľnohospodárstve. To vám umožňuje pestovať rastliny (alebo zvieratá) so zlepšenými vlastnosťami, takzvané plemenné druhy. Šľachtiteľská činnosť je založená na výbere zvierat alebo rastlín s výraznými priaznivými vlastnosťami. Potom, čo sa tieto organizmy skrížia a získa sa hybrid s požadovanou kombináciou užitočných vlastností. Samozrejme, slovami všetko znie jednoducho, ale získať požadovaný hybrid je dosť ťažké. V skutočnosti môžete získať organizmus iba s jedným alebo niekoľkými prospešnými génmi. To znamená, že k východiskovému materiálu sa pridáva iba niekoľko ďalších kvalít, ale aj to umožnilo urobiť obrovský krok v rozvoji poľnohospodárstva.

Šľachtenie a biotechnológia umožnili farmárom zvýšiť úrodu, urobiť plody väčšie, chutnejšie a hlavne odolné voči mrazu. Výber neobchádza ani odvetvie živočíšnej výroby. Každý rok sa objavujú nové plemená domácich zvierat, ktoré môžu poskytnúť viac dobytka a potravy.

Pokrok

Pri vytváraní chovných rastlín vedci rozlišujú tri vlny:

1. Koniec 80. rokov. Potom vedci najprv začali šľachtiť rastliny, ktoré sú odolné voči vírusom. Aby to urobili, vzali jeden gén z druhov, ktoré boli schopné odolávať chorobám, „transplantovali“ ho do štruktúry DNA iných rastlín a nechali ho „fungovať“.
2. Začiatok 2000-tych rokov. V tomto období začali vznikať rastliny s novými spotrebiteľskými vlastnosťami. Napríklad s vysokým obsahom olejov, vitamínov atď.
3. Naše dni. V nasledujúcich 10 rokoch plánujú vedci uviesť na trh očkovacie závody, závody na výrobu liečiv a bioreaktorové závody, ktoré budú vyrábať komponenty pre plasty, farbivá atď.

Dokonca aj v oblasti chovu zvierat sú vyhliadky biotechnológií ohromujúce. Už dávno boli vytvorené zvieratá, ktoré majú transgénny gén, to znamená, že majú nejaký druh funkčného hormónu, ako je rastový hormón. Boli to však len počiatočné experimenty. Výsledkom výskumu bolo vyšľachtenie transgénnych kôz, ktoré dokážu produkovať proteín, ktorý zastavuje krvácanie u pacientov trpiacich zlou zrážanlivosťou krvi.

Koncom 90. rokov minulého storočia sa americkí vedci začali zaoberať klonovaním buniek zvieracích embryí. To by umožnilo chov dobytka v skúmavkách, no metódu treba ešte vylepšiť. Ale v xenotransplantácii (transplantácii orgánov z jedného živočíšneho druhu na druhý) dosiahli vedci v oblasti aplikovanej biotechnológie významný pokrok. Ako darcovia sa môžu použiť napríklad ošípané s ľudským genómom, vtedy je riziko odmietnutia minimálne.

potravinárska biotechnológia

Ako už bolo spomenuté, spočiatku sa pri výrobe potravín začali využívať metódy biotechnologického výskumu. Jogurty, kysnuté cestá, pivo, víno, pečivo sú produkty získané potravinárskou biotechnológiou. Tento segment výskumu zahŕňa procesy zamerané na zmenu, zlepšenie alebo vytvorenie špecifických vlastností živých organizmov, najmä baktérií. Špecialisti v tejto oblasti vedomostí vyvíjajú nové metódy výroby rôznych potravinárskych výrobkov. Hľadať a zdokonaľovať mechanizmy a spôsoby ich prípravy.

Jedlo, ktoré človek konzumuje každý deň, by malo byť nasýtené vitamínmi, minerálmi a aminokyselinami. Od dnešného dňa je však podľa OSN problém zabezpečiť človeku jedlo. Takmer polovica populácie nemá primerané množstvo jedla, 500 miliónov hladuje, štvrtina svetovej populácie konzumuje nedostatočnú kvalitu potravín.

Dnes je na planéte 7,5 miliardy ľudí, a ak sa neprijmú potrebné opatrenia na zlepšenie kvality a množstva potravín, ak sa to neurobí, ľudia v rozvojových krajinách budú trpieť ničivými následkami. A ak je možné nahradiť lipidy, minerály, vitamíny, antioxidanty produktmi potravinovej biotechnológie, potom je takmer nemožné nahradiť bielkoviny. Viac ako 14 miliónov ton bielkovín každý rok nestačí na uspokojenie potrieb ľudstva. Ale tu prichádzajú na pomoc biotechnológie. Moderná produkcia proteínov je založená na tom, že proteínové vlákna sa vytvárajú umelo. Sú napustené potrebnými látkami, tvarované, zodpovedajúca farba a vôňa. Tento prístup umožňuje nahradiť takmer akýkoľvek proteín. A chuť a vzhľad sa nelíšia od prírodného produktu.

Klonovanie

Dôležitou oblasťou poznania modernej biotechnológie je klonovanie. Už niekoľko desaťročí sa vedci pokúšajú vytvoriť identické potomstvo bez toho, aby sa uchýlili k sexuálnemu rozmnožovaniu. V procese klonovania by sa mal získať organizmus, ktorý je podobný rodičovi nielen vzhľadom, ale aj genetickou informáciou.

V prírode je proces klonovania u niektorých živých organizmov bežný. Ak osoba porodí identické dvojčatá, potom ich možno považovať za prirodzené klony.

Prvé klonovanie sa uskutočnilo v roku 1997, keď bola umelo vytvorená ovca Dolly. A už na konci dvadsiateho storočia vedci začali hovoriť o možnosti klonovania ľudí. Okrem toho sa skúmal taký koncept ako čiastočné klonovanie. To znamená, že je možné obnoviť nie celý organizmus, ale jeho jednotlivé časti alebo tkanivá. Ak túto metódu vylepšíte, môžete získať „ideálneho darcu“. Klonovanie navyše pomôže zachovať vzácne druhy zvierat či obnoviť vyhynuté populácie.

Morálny aspekt

Napriek tomu, že základy biotechnológie môžu mať rozhodujúci vplyv na rozvoj celého ľudstva, verejnosť o takomto vedeckom prístupe hovorí zle. Prevažná väčšina moderných náboženských vodcov (a niektorí vedci) sa snažia varovať biotechnológov pred prílišným nadšením pre ich výskum. Toto je obzvlášť akútne pre otázky genetického inžinierstva, klonovania a umelej reprodukcie.

Na jednej strane je biotechnológia prezentovaná ako žiariaca hviezda, sen a nádej, ktorá sa v novom svete stane skutočnou. V budúcnosti táto veda dá ľudstvu veľa nových príležitostí. Bude možné prekonať smrteľné choroby, odstránia sa fyzické problémy a skôr či neskôr bude môcť človek dosiahnuť pozemskú nesmrteľnosť. Aj keď na druhej strane neustále používanie geneticky modifikovaných produktov či vzhľad umelo vytvorených ľudí môže ovplyvniť genofond. Vznikne problém zmeny spoločenských štruktúr a je pravdepodobné, že tragédii lekárskeho fašizmu bude treba čeliť.

To je to, čo je biotechnológia. Veda, ktorá môže ľudstvu priniesť skvelé vyhliadky vytvorením, zmenou alebo zlepšením buniek, živých organizmov a systémov. Bude môcť dať človeku nové telo a sen o večnom živote sa stane skutočnosťou. Ale za to budete musieť zaplatiť značnú cenu.

Hlavné úspechy a perspektívy rozvoja poľnohospodárskej biotechnológie

Biotechnologické prístupy umožňujú moderným šľachtiteľom izolovať jednotlivé gény zodpovedné za požadované vlastnosti a presunúť ich z genómu jednej rastliny do genómu inej rastliny – transgenézu.

Vďaka biotechnológii boli získané rastliny so zlepšenými nutričnými vlastnosťami, odolné voči herbicídom a so zabudovanou ochranou proti vírusom a škodcom (sója, paradajky, bavlník, papája,). GM rastliny používané v chove zvierat - kukurica, sója, repka a bavlna

Genetickými metódami boli získané aj kmene mikroorganizmov (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans a i.), ktoré produkujú desaťtisíckrát viac vitamínov (C, B 3, B 13 a i.) ako pôvodné formy.

Výhľad:

1. Biotechnológovia vyvíjajú spôsoby, ako zvýšiť množstvo bielkovín v rastlinách, čo nám v budúcnosti umožní opustiť mäso.

2. Pre agrokomplex prebieha vývoj v smere zlepšovania funkcií sebaobrany rastlín pred hmyzím škodcom, prostredníctvom uvoľňovania jedu.

3. Jedným z rýchlo sa rozvíjajúcich odvetví biotechnológie je technológia mikrobiálnej syntézy látok cenných pre človeka. Ďalší rozvoj tohto odvetvia bude znamenať prerozdelenie úloh rastlinnej výroby a chovu zvierat na jednej strane a mikrobiálnej syntézy na druhej strane pri vytváraní potravinovej základne ľudstva.

4. Priemyselné využitie výdobytkov biotechnológie je založené na technike vytvárania rekombinantných molekúl DNA. Konštrukcia potrebných génov vám umožňuje kontrolovať dedičnosť a životnú aktivitu zvierat, rastlín a mikroorganizmov a vytvárať organizmy s novými vlastnosťami.

5. Reprodukovateľné zdroje nepotravinárskych rastlinných materiálov, poľnohospodárskeho odpadu, ktoré slúžia ako doplnkový zdroj kŕmnych látok, ako aj druhotného paliva (bioplynu) a organických hnojív, sú stále dôležitejšie ako zdroje surovín pre biotechnológie.

6. Biodegradácia (spracovanie) celulózy. Úplný rozklad celulózy na glukózu dokáže vyriešiť mnohé problémy – získanie veľkého množstva sacharidov a čistenie prostredia od odpadu z lesov a poľnohospodárskej výroby. V súčasnosti sú už z niektorých mikroorganizmov izolované gény pre celulolytické enzýmy. Vyvíjajú sa metódy na ich prenos do kvasiniek, ktoré by mohli najskôr hydrolyzovať celulózu na glukózu a potom ju premeniť na alkohol.

Najnovšie pokroky v medicínskej biotechnológii

V oblasti lekárskej biotechnológie boli vyvinuté interferóny - proteíny, ktoré dokážu potlačiť rozmnožovanie vírusov.

Produkcia ľudského inzulínu pomocou geneticky modifikovaných baktérií, produkcia erytropoetínu (hormónu, ktorý stimuluje tvorbu červených krviniek v kostnej dreni.

Bolo možné vyrábať polyméry, ktoré nahrádzajú ľudské orgány a tkanivá (obličky, krvné cievy, chlopne, prístroje srdce-pľúca atď.).

Hromadná imunizácia (očkovanie) sa stala najdostupnejším a cenovo najefektívnejším spôsobom prevencie infekčných chorôb. Takže za 30 rokov očkovania ruských detí proti osýpkam sa výskyt osýpok znížil 620-krát.

Boli vyvinuté spôsoby získavania antibiotík. Objav antibiotík spôsobil revolúciu v liečbe infekčných chorôb. Preč sú predstavy o nevyliečiteľnosti mnohých bakteriálnych infekcií (mor, tuberkulóza, sepsa, syfilis atď.).

Jedným z najnovších výdobytkov biotechnologickej diagnostiky je metóda biosenzorov, ktoré „chytajú“ molekuly súvisiace s ochorením a vysielajú signály do senzorov. Biosenzorická diagnostika sa používa na stanovenie glukózy v krvi u diabetických pacientov. Predpokladá sa, že časom bude možné implantovať biosenzorové senzory do ciev pacientov s cieľom presnejšie kontrolovať ich potrebu inzulínu.

Bolo možné nielen vytvárať „biologické reaktory“, transgénne zvieratá, geneticky modifikované rastliny, ale aj vykonávať genetickú certifikáciu (kompletná štúdia a analýza ľudského genotypu, zvyčajne vykonávaná bezprostredne po narodení, aby sa určila predispozícia k rôznym chorobám). , možná neadekvátna (alergická) reakcia na určité lieky, ako aj sklon k určitým aktivitám). Genetická certifikácia umožňuje predvídať a znižovať riziká kardiovaskulárnych a onkologických ochorení, vyšetrovať a predchádzať neurodegeneratívnym ochoreniam a procesom starnutia atď.

Vedcom sa podarilo identifikovať gény zodpovedné za prejav rôznych patológií a prispieť k zvýšeniu priemernej dĺžky života.

Existujú príležitosti na včasnú diagnostiku dedičných ochorení a včasnú prevenciu dedičnej patológie.

Najdôležitejšou oblasťou medicínskej biotechnológie sa stalo bunkové inžinierstvo, najmä technológia získavania monoklonálnych protilátok, ktoré sú produkované v kultúre alebo v tele zvieraťa hybridnými lymfoidnými bunkami - hybridómami. Technológia výroby monoklonálnych protilátok mala veľký vplyv na základný a aplikovaný výskum v medicíne a lekárskej praxi. Na ich základe boli vyvinuté a používané nové systémy imunologických analýz - rádioimunologická a imunoenzymatická analýza. Umožňujú vám určiť miznúce malé koncentrácie špecifických antigénov a protilátok v tele.

Za najpokročilejšiu technológiu v diagnostike chorôb sa dnes považujú mikročipy. Používajú sa na včasnú diagnostiku infekčných, onko- a genetických ochorení, alergénov, ako aj pri štúdiu nových liekov.

Podobné informácie.

- 20,37 kb

Moderné úspechy v biotechnológiách

Dokončené:

Skontrolované:

2011

Biotechnológia je oblasť ľudskej činnosti, ktorá sa vyznačuje širokým využitím biologických systémov všetkých úrovní v najrôznejších vedných odboroch, priemyselnej výrobe, medicíne, poľnohospodárstve a iných oblastiach.

Revolučnou etapou vo vývoji biotechnológií bolo využitie génových a bunkových biotechnológií, ktoré sa v posledných desaťročiach prudko rozvíjajú a už výrazne ovplyvnili rôzne aspekty ľudského života: zdravie, medicínu, výživu, demografiu, ekológiu.

Prvými produktmi génových biotechnológií boli biologicky aktívne proteíny, dnes široko používané v medicíne ako lieky. V minulosti sa pomocou tradičnej biotechnológie získavali rôzne biologické zlúčeniny spracovaním veľkého množstva mikrobiálneho, živočíšneho alebo rastlinného materiálu s využitím prirodzenej schopnosti organizmov tieto zlúčeniny syntetizovať. Takže na liečbu cukrovky sa predtým používal inzulín, ktorý bol izolovaný z pankreasu ošípaných. Takýto inzulín bol drahý a navyše neúčinný. Situácia sa dramaticky zmenila, odkedy bol v roku 1982 v USA získaný prvý ľudský inzulín vyrobený genetickým inžinierstvom syntetizovaný bunkami E. coli.

V súčasnosti sa v praktickej medicíne využívajú mnohé biofarmaceutiká získané pomocou biotechnológie génových buniek. Spolu s inzulínom sa už vyrábajú rôzne interferóny, interleukíny, lieky na hemofíliu, lieky proti rakovine a bolesti, esenciálne aminokyseliny, rastový hormón, monoklonálne protilátky a mnohé ďalšie. A tento zoznam sa každoročne aktualizuje o desiatky položiek. Laboratóriá a kliniky po celom svete neustále hľadajú a testujú nové lieky, vrátane liekov na také nebezpečné ochorenia, ako sú srdcové choroby, rôzne formy rakoviny, AIDS a rôzne vírusové infekcie. Podľa odborníkov sa dnes asi 25 % všetkých liekov na svete vyrába pomocou génových biotechnológií.

Dôležitou etapou vo vývoji modernej biotechnológie génových buniek bol vývoj metód získavania transgénnych zvierat a rastlín (nazývajú sa aj geneticky modifikované organizmy, skrátene GMO). Transgénny organizmus je organizmus vo všetkých ohľadoch podobný netransgénnemu, bežnému, ale obsahuje vo všetkých bunkách spomedzi desiatok tisíc vlastných génov 1 (zriedkavo 2) dodatočný gén (nazýva sa transgén), ktorý je v prírode nezvyčajné.

Technológia vytvárania transgénnych rastlín viedla k revolúcii v oblasti pestovania plodín. Umožnil získať rastliny odolné voči množstvu vysokopatogénnych vírusov, hubových a bakteriálnych infekcií, hmyzích škodcov, tvorbu rastlín s vysokým obsahom vitamínu A, odolných voči chladu, zasoleniu pôdy, suchu, rastliny so zvýšeným obsahom a zloženie bielkovín atď. Zásahom do genetických programov rastlín je teda možné dať im funkcie odolnosti voči rôznym nepriaznivým environmentálnym stresovým faktorom. Používanie GMO výrazne zvýšilo efektivitu poľnohospodárstva, a preto sa ukázalo, že táto technológia je žiadaná na trhu, kde sa ostatné možnosti zvýšenia produktivity (hnojivá, pesticídy a pod.) do značnej miery vyčerpali.

V roku 1994, po rozsiahlych poľných pokusoch v Spojených štátoch, bolo povolené komerčne predávať prvú transgénnu potravinovú rastlinu, paradajku, s jedinečnou vlastnosťou: môže ležať nezrelá celé mesiace pri 12 °C, ale keď sa zohreje, dozrieva už za pár minút.hodín. Odvtedy bolo na trh uvedených mnoho ďalších transgénnych rastlín; už podarilo získať mnoho rôznych foriem sóje, zemiakov, paradajok, tabaku, repky, odolných voči rôznym poľnohospodárskym škodcom. Napríklad sa získal transgénny zemiak, ktorý je neprístupný pásavke zemiakovej. V tomto zemiaku sa syntetizuje jeden z proteínov pôdnych baktérií, ktorý je pre chrobáka toxický, no pre človeka úplne neškodný. Existujú transgénne rastliny schopné samostatne, bez pomoci mikroorganizmov fixovať dusík, soddan „zlatá“ ryža s vysokým obsahom vitamínu A atď.

Vo svete už existujú stáda transgénnych kôz a kráv, v ktorých sa v mliečnej žľaze syntetizujú z medicínskeho hľadiska užitočné látky, ktoré sa potom vylučujú spolu s mliekom týchto zvierat. Dnes je liekom mlieko transgénnych zvierat, ktoré obsahuje bielkoviny ako inzulín, ľudský rastový hormón, antitrombín, interferón. Napríklad v Rusku genetickí technológovia vytvorili plemeno oviec, ktoré spolu s mliekom produkuje aj enzým potrebný na výrobu syra; Ruskí vedci spolu s kolegami z Brazílie úspešne pracujú na vytvorení transgénnych kôz, ktorých mlieko bude obsahovať farmaceutický produkt s názvom granulocyt, faktor stimulujúci kolónie potrebný na liečbu rôznych krvných chorôb, ktorých potreba je obrovský na svete.

Mnoho vedeckých centier pracuje na vytvorení transgénnych zvierat používaných ako modely rôznych ľudských dedičných chorôb. Transgénne laboratórne zvieratá so zvýšeným výskytom nádorov už boli získané, boli chované línie zvierat, v ktorých telách sa množia ľudské choroby ako kosáčikovitá anémia, cukrovka, neurologické ochorenia, artritída, žltačka, srdcovo-cievne choroby a množstvo dedičných chorôb. Takéto zvieracie modely umožňujú hlbšie pochopiť podstatu rôznych ľudských patológií a na ich základe hľadať účinné lieky.

Technológia transgenózy môže byť v budúcnosti využitá aj na vytvorenie transgénnych zvierat, ktoré možno použiť ako zdroje orgánov a tkanív na transplantáciu (majú najmä inaktivované antigény zodpovedné za tkanivovú kompatibilitu). V tejto oblasti sa už začal výskum na ošípaných, ktoré sú považované za možných kandidátov na transplantáciu ich orgánov ľuďom. Transgénne rastliny sa plánujú využívať aj na lekárske účely. Na ich základe sa napríklad vyvíjajú vakcíny, ktoré sa nazývajú „jedlé“. Na tento účel sa do rastliny zavedie jeden alebo iný vírusový gén, ktorý zaisťuje syntézu zodpovedajúceho proteínu, ktorý má vlastnosť antigénu. Použitie tejto rastliny v potravinách umožňuje človeku postupne získať imunitu voči konkrétnemu vírusu. Ďalší príklad: v Japonsku bola vytvorená odroda ryže, ktorá pacientom s cukrovkou umožní zaobísť sa bez liekov, pretože jej použitie stimuluje syntézu vlastného inzulínu v pankrease.

Pravdepodobne to boli pozoruhodné úspechy v oblasti tvorby GMO, ktoré dali v roku 1990 impulz k vzniku ďalšej dôležitej oblasti biotechnológie génových buniek - génovej terapie. Pomocou génovej terapie je možné dodať „dobrý“ gén do buniek, ktoré trpia poruchou génu, ktorý dokáže kompenzovať prácu „zlého“. Pravda, niekedy je choroba spôsobená nadmernou prácou jednotlivých génov, ktoré sú pre normálnu bunku nezvyčajné (napríklad pri vírusovej infekcii). V takýchto prípadoch je naopak potrebné potlačiť prácu „škodlivého“ génu. Jedným z najsľubnejších prístupov k tomu je RNA interferencia - proces potlačenia práce génu pomocou fragmentov molekúl RNA, ktorého mechanizmus objavili A. Fire a K. Mello (a opäť Nobelova cena za fyziológiu resp. Medicína za rok 2006). O to všetko sa dnes snažia pomocou génovej terapie. Cieľom génovej terapie môžu byť telové bunky (somatické bunky) aj zárodočné bunky (vajíčka, spermie). V prípade dedičných ochorení by na génovú terapiu mohli byť vhodnejšie zárodočné bunky, ktorých náprava by mala byť u potomka zachovaná. Z praktického hľadiska je však teraz o somatickú terapiu väčší záujem a génová terapia zárodočných buniek je problémom ďalekej budúcnosti, hoci v skutočnosti by sa dedičné choroby mohli raz a navždy vyliečiť špecifickým pôsobením na zárodočné bunky alebo embryonálne bunky v rané štádiá vývoja. Zavedený gén, ktorý sa v dôsledku umelého prenosu dostane do mnohých rýchlo sa deliacich buniek embrya, je schopný zabrániť rozvoju ochorenia. Tento typ génovej terapie je však spojený s množstvom problémov, technických a hlavne etických. Existujú najmä obavy, že takýto prístup by sa mohol použiť na výrobu novej generácie „detí na objednávku“.

V súčasnosti sa zdá byť realitou len génová terapia zameraná na somatické bunky dospelého organizmu. Z celkového počtu známych ľudských chorôb je asi 30 – 40 % takzvaných genetických alebo dedičných chorôb. Mnohé z týchto patológií sú spojené s narušením jedného génu. Génová terapia je použiteľná predovšetkým na takéto ochorenia, pretože v týchto prípadoch je proces liečby značne uľahčený. V súčasnosti vedci s využitím informácií o štruktúre ľudského genómu a jeho jednotlivých génoch uskutočňujú rozsiahle hľadanie spôsobov liečby mnohých dedičných a získaných chorôb, ktoré sa tradične považujú za smrteľné pre ľudí, pre ktoré je „zlý“ gén a/alebo jeho produkt je známe. Predovšetkým sú to choroby ako hemofília, cystická fibróza, deficit adenozíndeaminázy, Duchennova svalová dystrofia, Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba, rôzne kardiovaskulárne patológie atď. V USA a Veľkej Británii sa teda robili testy na pacientoch s defekt v géne, ktorý kóduje proteín potrebný pre normálne fungovanie sietnice. Počas operácií boli týmto pacientom vpichnuté „zdravé“ kópie poškodeného génu do zadnej časti jedného oka. O šesť mesiacov neskôr pacienti, ktorí pred génovou terapiou dokázali rozlíšiť iba pohyby rúk, boli schopní vidieť všetky čiary na grafe zraku. Existujú určité úspechy vo využívaní génovej terapie na liečbu množstva nededičných patológií (určité formy rakoviny, ischémia) a infekčných chorôb (AIDS, hepatitída). V súčasnosti už bolo v rôznych krajinách sveta schválených viac ako 600 protokolov pre klinické štúdie využívajúce génovú a génovo-bunkovú terapiu.

Technológia génovej terapie prešla v priebehu rokov významnými zmenami. V počiatočných štádiách sa pri prenose génov do tela spoliehali najmä na prirodzenú schopnosť vírusov nesúcich terapeutický gén prenikať a množiť sa v bunkách. Teraz je čas zapojiť sa do tejto nanobiotechnológie. Vývoj prístupov k cielenému prenosu génov do určitých typov buniek pomocou nanočastíc obsahujúcich protilátky proti špecifickým antigénom týchto buniek na ich povrchu sa už začal. Takéto nanočastice „nabité“ génmi a protilátkami sa cielene presúvajú v tele do postihnutých oblastí a majú cielený terapeutický účinok. So všetkými pozitívnymi výsledkami získanými pomocou génovej terapie však stále zostáva neúčinná. Kľúčové otázky, ako je cielené dodávanie génov a ich dlhodobé a efektívne fungovanie v postihnutých tkanivách, zostávajú nevyriešené. Budúcnosť génovej terapie do značnej miery závisí od riešenia týchto problémov.

Úspech génových biotechnológií bol do značnej miery uľahčený paralelným vývojom bunkových biotechnológií s nimi. Jedným z dôležitých úspechov bola produkcia a kultivácia kmeňových buniek. Koncom 70. rokov boli získané presvedčivé údaje o možnosti využitia transplantácie kmeňových buniek kostnej drene pri liečbe akútnej leukémie. Odvtedy sa začala nová éra v medicíne. Najprv sa z myších embryí a potom z ľudských embryí získali takzvané embryonálne kmeňové bunky. Posledná udalosť bola uznaná ako jeden z troch najvýznamnejších úspechov v biológii v 20. storočí (spolu s objavom dvojitej špirály DNA a úplným dekódovaním ľudského genómu).

Výrazný pokrok v modernej biotechnológii nastal v súvislosti s rozvojom technológie reprodukčného klonovania živočíšnych organizmov, t.j. získavanie umelo identických kópií takýchto organizmov. Asi pred 10 rokmi sa okolo narodenia ovečky Dolly strhol neuveriteľný rozruch, o ktorom dnes každý vie.

Biologické technológie (biotechnológie) zabezpečujú riadenú produkciu užitočných produktov pre rôzne oblasti ľudskej činnosti, založenú na využití katalytického potenciálu biologických činidiel a systémov rôzneho stupňa organizácie a zložitosti – mikroorganizmy, vírusy, rastlinné a živočíšne bunky a tkanivá, ako aj extracelulárne látky a zložky buniek.

Rozvoj a transformácia biotechnológie je spôsobená hlbokými zmenami, ktoré sa udiali v biológii za posledných 25-30 rokov. Tieto udalosti boli založené na nových myšlienkach v oblasti molekulárnej biológie a molekulárnej genetiky. Zároveň si treba uvedomiť, že rozvoj a úspechy biotechnológie úzko súvisia s komplexom poznatkov nielen biologických vied, ale aj mnohých ďalších.

Rozmach praktickej sféry biotechnológií je spôsobený aj sociálno-ekonomickými potrebami spoločnosti. Takéto naliehavé problémy, ktorým ľudstvo čelí na prahu 21. storočia, akými sú nedostatok čistej vody a živín (najmä bielkovín), znečistenie životného prostredia, nedostatok surovín a energetických zdrojov, potreba získavania nových, ekologicky šetrných materiálov, rozvoj nových diagnostických a liečebných nástrojov, nemožno vyriešiť tradičnými metódami. Preto pre podporu života človeka, zlepšenie kvality života a jeho trvania je čoraz viac potrebné ovládať zásadne nové metódy a technológie.

Rozvoj vedecko-technického pokroku sprevádzaný zvyšovaním tempa materiálových a energetických zdrojov, žiaľ, vedie k nerovnováhe v biosférických procesoch. Vodné a vzdušné nádrže miest sú znečistené, reprodukčná funkcia biosféry je znížená, v dôsledku hromadenia slepých produktov technosféry sú narušené globálne cirkulačné cykly biosféry.

Rýchle tempo moderného vedecko-technického pokroku ľudstva obrazne opísal švajčiarsky inžinier a filozof Eichelberg: „Verí sa, že vek ľudstva je 600 000 rokov. Predstavte si pohyb ľudstva v podobe maratónskych pretekov na 60 km, ktoré niekde začínajúc smerujú do centra jedného z našich miest, akoby do cieľa... Väčšina vzdialenosti beží po veľmi náročnej ceste - pralesmi a my o tom nič nevieme, lebo až na samom konci, na 58-59 km behu, nachádzame jaskynné kresby spolu s primitívnymi nástrojmi ako prvé znaky kultúry a len na poslednom kilometri sa objavujú známky poľnohospodárstva.

200 m pred cieľom vedie popri rímskom opevnení cesta pokrytá kamennými platňami. Na 100 m sú bežci obklopení stredovekými mestskými budovami. Do cieľa ostáva 50 m, kde stojí muž a inteligentnými a chápavými očami sleduje bežcov, to je Leonardo da Vinci. Zostáva 10 metrov, ktoré začínajú svetlom fakieľ a slabým osvetlením olejových lámp. Ale pri hode na posledných 5 metroch sa stane ohromujúci zázrak: svetlo zaplaví nočnú cestu, okolo prebehnú vozíky bez ťažných zvierat, vo vzduchu vydávajú hluk a prekvapeného bežca oslepí svetlo reflektorov z fotografických a televíznych kamier. ...“, t.j. na 1 m robí ľudský génius ohromujúci prielom v oblasti vedeckého a technologického pokroku. Pokračovaním tohto obrázku môžeme dodať, že v momente, keď sa bežec blíži do cieľa, termonukleárna fúzia je skrotená, vesmírne lode štartujú, genetický kód je dešifrovaný.

Biotechnológia je základom vedeckého a technologického pokroku a zlepšovania kvality ľudského života

Biotechnológia ako oblasť poznania a dynamicky sa rozvíjajúci priemyselný sektor je určený na riešenie mnohých kľúčových problémov našej doby pri zachovaní rovnováhy v systéme vzťahov „človek – príroda – spoločnosť“, pretože biologické technológie (biotechnológie), založené na tzv. využitie potenciálu živých tvorov je podľa definície zamerané na priateľskosť a harmóniu človeka s okolitým svetom. V súčasnosti sa biotechnológia delí na niekoľko najvýznamnejších segmentov: sú to „biela“, „zelená“, „červená“, „sivá“ a „modrá“ biotechnológia.

„Biela“ biotechnológia označuje priemyselnú biotechnológiu zameranú na výrobu produktov, ktoré boli predtým vyrábané chemickým priemyslom – alkohol, vitamíny, aminokyseliny atď. (s prihliadnutím na požiadavky na šetrenie zdrojov a ochranu životného prostredia).

Zelená biotechnológia pokrýva oblasť významnú pre poľnohospodárstvo. Ide o výskum a technológie zamerané na vytváranie biotechnologických metód a prípravkov na boj proti škodcom a patogénom kultúrnych rastlín a domácich zvierat, tvorbu biohnojív, zvyšovanie produktivity rastlín vrátane využívania metód genetického inžinierstva.

Červená (medicínska) biotechnológia je najvýznamnejšou oblasťou modernej biotechnológie. Ide o výrobu diagnostik a liekov biotechnologickými metódami s využitím technológií bunkového a genetického inžinierstva (zelené vakcíny, génové diagnostika, monoklonálne protilátky, konštrukty a produkty tkanivového inžinierstva a pod.).

Šedá biotechnológia sa zaoberá vývojom technológií a liekov na ochranu životného prostredia; ide o rekultiváciu pôdy, čistenie odpadových vôd a emisie plynov do ovzdušia, likvidáciu priemyselného odpadu a odbúravanie toxických látok pomocou biologických činidiel a biologických procesov.

Modrá biotechnológia je zameraná najmä na efektívne využívanie zdrojov oceánov. V prvom rade ide o využitie morskej bioty na výrobu potravinárskych, technických, biologicky aktívnych a liečivých látok.

Moderné biotechnológie sú jednou z prioritných oblastí národného hospodárstva všetkých vyspelých krajín. Cesta k zvýšeniu konkurencieschopnosti biotechnologických produktov na odbytových trhoch je jednou z hlavných v celkovej stratégii rozvoja biotechnológie v priemyselných krajinách. Stimulačným faktorom sú špeciálne prijaté vládne programy na urýchlený rozvoj nových oblastí biotechnológie.

Štátne programy zabezpečujú poskytovanie bezodplatných pôžičiek investorom, dlhodobé pôžičky a oslobodenie od daní. Keďže základná a cielená práca je čoraz nákladnejšia, mnohé krajiny sa snažia presunúť veľkú časť svojho výskumu za národné hranice.

Ako viete, pravdepodobnosť úspechu pri realizácii projektov výskumu a vývoja ako celku nepresahuje 12-20%, asi 60% projektov dosiahne štádium technického dokončenia, 30% - komerčný rozvoj a iba 12% je ziskových.

Charakteristiky rozvoja výskumu a komercializácie biologických technológií v USA, Japonsku, krajinách EÚ a Rusku

USA. Vedúce postavenie v biotechnológiách z hľadiska priemyselnej výroby biotechnologických produktov, objemov predaja, obratu zahraničného obchodu, alokácií a rozsahu výskumu a vývoja zaujímajú Spojené štáty americké, kde sa rozvoju tejto oblasti venuje veľká pozornosť. Do roku 2003 bolo v tomto sektore zamestnaných viac ako 198 300 ľudí.

Alokácie pre tento sektor vedy a hospodárstva v Spojených štátoch sú značné a dosahujú viac ako 20 miliárd dolárov. USA ročne. Príjmy biotechnologického priemyslu v USA vzrástli z 8 miliárd USD na v roku 1992 na 39 miliárd dolárov. v roku 2003

Toto odvetvie je pod prísnym dohľadom štátu. Teda pri formovaní najnovšej biotechnológie a vzniku jej oblastí spojených s manipuláciou s genetickým materiálom, v polovici 70. rokov. minulého storočia venoval americký Kongres veľkú pozornosť bezpečnosti genetického výskumu. Len v roku 1977 sa uskutočnilo 25 mimoriadnych pojednávaní a bolo prijatých 16 návrhov zákonov.

Začiatkom 90. rokov. zameranie sa presunulo na rozvoj opatrení na podporu praktického využívania biotechnológie na výrobu nových produktov. Rozvoj biotechnológie v USA je spojený s riešením mnohých kľúčových problémov: energetiky, surovín, potravín a environmentálnych problémov.

Medzi biotechnologické oblasti, ktoré sú blízko praktickej realizácie alebo sú v štádiu priemyselného rozvoja, patria:
- biokonverzia slnečnej energie;
- využitie mikroorganizmov na zvýšenie výťažnosti ropy a vylúhovanie neželezných a vzácnych kovov;
- navrhovanie kmeňov, ktoré môžu nahradiť drahé anorganické katalyzátory a zmeniť podmienky syntézy, aby sa získali zásadne nové zlúčeniny;
- používanie bakteriálnych stimulátorov rastu rastlín, zmena genotypu obilnín a ich prispôsobenie sa dozrievaniu v extrémnych podmienkach (bez orby, zavlažovania a hnojenia);
- riadená biosyntéza efektívneho získavania cieľových produktov (aminokyseliny, enzýmy, vitamíny, antibiotiká, potravinové prísady, farmakologické prípravky);
- získavanie nových diagnostických a terapeutických liečiv na základe metód bunkového a genetického inžinierstva.

Úloha lídra USA je spôsobená vysokou alokáciou štátneho a súkromného kapitálu pre základný a aplikovaný výskum. Pri financovaní biotechnológií zohráva kľúčovú úlohu Národná vedecká nadácia (NSF), ministerstvá zdravotníctva a sociálnych služieb, poľnohospodárstva, energetiky, chemického a potravinárskeho priemyslu, obrany, Národný úrad pre letectvo a vesmír (NASA) a vnútra. Rozpočtové prostriedky sa prideľujú podľa princípu program-cieľ, t.j. výskumné projekty sú dotované a kontrahované.

Veľké priemyselné podniky zároveň nadväzujú obchodné vzťahy s univerzitami a výskumnými centrami. To prispieva k vytváraniu komplexov v určitej oblasti, od základného výskumu až po sériovú výrobu produktu a dodávku na trh. Takýto „systém účasti“ zabezpečuje vytvorenie špecializovaných fondov s príslušnými radami odborníkov a zapojenie najkvalifikovanejších pracovníkov.

Pri výbere projektov s vysokou komerčnou výkonnosťou sa osvedčilo použiť takzvanú „analýzu s danými obmedzeniami“. To umožňuje výrazne skrátiť čas realizácie projektu (v priemere zo 7-10 na 2-4 roky) a zvýšiť pravdepodobnosť úspechu až na 80%. Pojem „dané limity“ zahŕňa potenciál úspešného predaja produktu a zisku, zvýšenie ročnej produkcie, konkurencieschopnosť produktu, potenciálne riziko z marketingovej pozície, možnosť reštrukturalizácie výroby s cieľom zohľadniť nové úspechy atď.

Celkové ročné výdavky americkej vlády na genetické inžinierstvo a biotechnologický výskum sa pohybujú v miliardách dolárov. Investície súkromných spoločností tieto čísla výrazne prevyšujú. Len na vývoj diagnostických a protirakovinových liekov sa ročne vyčlení niekoľko miliárd dolárov. V podstate ide o tieto oblasti: metódy rekombinácie DNA, získavanie hybridov, získavanie a používanie monoklonálnych protilátok, tkanivové a bunkové kultúry.

V Spojených štátoch sa stalo bežným, že spoločnosti, ktoré predtým neboli spojené s biotechnológiou, získavajú podiely v existujúcich spoločnostiach a budujú svoje vlastné biotechnologické podniky (tabuľka 1.1). To je napríklad prax takých chemických gigantov ako Philips Petrolium, Monsanto, Dow Chemical. V súčasnosti má biotechnologické záujmy asi 250 chemických spoločností. Gigant amerického chemického priemyslu, spoločnosť De Pont, má teda niekoľko biotechnologických komplexov v hodnote 85-150-tisíc dolárov. so 700-1000 zamestnancami.

Podobné komplexy vznikli aj v štruktúre Monsanta, navyše v súčasnosti až 75 % rozpočtu (vyše 750 miliónov dolárov) smeruje do oblasti biotechnológií. Tieto spoločnosti sa zameriavajú na výrobu geneticky upraveného rastového hormónu, ako aj množstva geneticky upravených liekov pre veterinárnu medicínu a farmakológiu. Okrem toho firmy spolu s univerzitnými výskumnými centrami podpisujú zmluvy o spoločnom výskume a vývoji.

Tabuľka 1.1. Najväčšie americké koncerny a farmaceutické spoločnosti vyrábajúce medicínske biotechnologické prípravky

Existuje názor, že všetky potrebné podmienky pre vznik a rozvoj biotechnológie v Spojených štátoch boli pripravené podnikom rizikového kapitálu. Pre veľké firmy a spoločnosti je rizikový biznis dobre zavedenou technikou, ktorá umožňuje získať nový vývoj v kratšom čase, čím priťahuje malé firmy a malé tímy namiesto toho, aby to robili sami.

Napríklad v 80. rokoch. General Electric s pomocou malých firiem začala ovládať výrobu biologicky aktívnych zlúčenín, len v roku 1981 jej riskantné alokácie v biotechnológiách dosiahli 3 milióny dolárov. Riziko malých firiem poskytuje veľkým spoločnostiam a korporáciám mechanizmus na výber cenovo výhodných inovácií s veľkými komerčnými vyhliadkami.

ON. Voinov, T.G. Volova