Ім'я файлу: Документ 1.docx
Розширення: docx
Розмір: 29кб.
Дата: 07.12.2022
скачати
Пов'язані файли:
Документ 1 (1).docx



Міністерство освіти і науки України

Львівський державний університет фізичної культури

ім. Івана Боберського

Кафедра біохімії та гігієни

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

з курсу «Біологія людини та основи біоетики»

Генетична та клітинна інженерія як основа сучасних біотехнологічних виробництв

Виконав:

студент групи

Римар Ігор Романович

Львів 2022


вступ


Для звичайної людини невідомо, що біотехнологія існує вже багато століть. Сьогодні вчені впроваджують багато інноваційних біотехнологічних досягнень, але багато людей не знають, що перші використання біотехнології датуються 7000 роком до нашої ери. 1 Основним визначенням біотехнології є «використання живих організмів або їхніх продуктів для зміни або покращення здоров’я людини та навколишнього середовища». 2 У ширшому масштабі біотехнологія, по суті, є розробкою біологічних організмів з метою використання людиною. 3 Для медицини, сільського господарства, промисловості чи морських цілей біотехнологія стала провідним джерелом біологічної науки з необмеженим потенціалом, що стосується багатьох аспектів повсякденного життя. 3Існують три чіткі фази, які відносяться до історії біотехнології: стародавня біотехнологія (до 1800 р.), класична біотехнологія (1800-1945 рр.) і сучасна біотехнологія (1945 р. по теперішній час)

Історія біотехнології


Стародавня біотехнологія

Стародавня біотехнологія, що датується приблизно 7000 роком до нашої ери, стала найпримітивнішою формою біотехнології. 3 Під час стародавньої фази більшість «винаходів» вважалося розробленими шляхом спостереження за природою. 2 Ці спостереження привели до відкриття продуктів, які допомагають жити людям, але люди не розуміли, як і чому це працює. 2 Люди почали одомашнювати тварин і вирощувати рослини, щоб використовувати їх як надійне джерело їжі. 3 Найдавнішими прикладами культурних рослин є продукти харчування, такі як рис, ячмінь і пшениця. 3 Близько 4000 років до нашої ери стародавні єгиптяни виявили, що вони можуть використовувати дріжджі для приготування хліба та пива. 4Незабаром після цього були розроблені технології бродіння для виготовлення сиру та вина. 1 Стародавні єгиптяни використовували мед для лікування респіраторних інфекцій і як мазь для загоєння ран. 5 Використовуючи запліснявілий соєвий сир, Китай розробив перший антибіотик для лікування фурункулів у 500 році до нашої ери. 1 Саме в XVII столітті вчені відкрили клітини, мікроорганізми, найпростіші та бактерії. 1 Ці відкриття призвели до розробки першої вакцини. 1 У вісімнадцятому столітті Едвард Дженнер прищепив першу дитину вакциною від віспи. 1 Незважаючи на те, що ця версія вакцини не була «клінічно випробувана» і все ще перебуває на «фазі випробувань», відкриття Дженнера зрештою призвело до широкого визнання вакцин громадськістю та врятувало багато життів протягом історії. Ця подія цілком могла стати поворотним моментом для біотехнології та того, як вона стала тим, ким вона є сьогодні.

Класична біотехнологія

Друга фаза біотехнології відома як класична біотехнологія, і її час коливається з 1800 по 1945 рік. 1 Відкриття, зроблені Едвардом Дженнером у період стародавньої біотехнології, проклали шлях до наукового прогресу та досліджень. 1 У 1855 році була відкрита бактерія Escherichia coli ( E. Coli ), яка зараз щодня використовується в лабораторіях по всьому світу для досліджень, розробки та виробництва. 1 Багато досягнень у біотехнології також є результатом генетичної інформації. 2 Саме в класичний період Грегор Джон Мендель відкрив, що рослини містять генетичний матеріал. 2 З його публікацій у 1866 році вчені змогли визначити, що генетичний матеріал містить спостережувані ознаки, пізніше названі генами. 2 На етапі класичної біотехнології було відкрито багато новаторських відкриттів. Перший гібрид кукурудзи був вироблений у 1870 році, а потім був реалізований у 1933 році, гени були пов’язані зі спадковими розладами в 1909 році, фаги були відкриті в 1915 році, перше використання терміну «біотехнологія» відбулося в 1919 році, в 1928 році Олександр Флемінг відкрив пеніцилін і антибіотик почали масово виробляти в мікробах у 1942 році. 1 Багато будівельних блоків біотехнології розвивалися експоненціальною швидкістю, що відкрило багато дверей для важливих відкриттів у сучасній біотехнології.

Сучасна біотехнологія

У період сучасної біотехнології, з 1945 року по сьогоднішній день, генна інженерія досягла кульмінації. 1 Сучасна ера біотехнології поклала початок революційним відкриттям, які привели цю сферу до її нинішнього статусу. Двома подіями, які, як вважають, об’єднали генетику з біотехнологією, є відкриття подвійної спіральної структури ДНК Уотсоном і Кріком у 1953 році, а також техніка рекомбінантної ДНК, відкрита Коеном і Боєром у 1973 році. 1 Сьогодні велика частина біотехнологічних досліджень обертається навколо генної інженерії та того, чого ми можемо досягти за допомогою концепцій, породжених маніпуляціями з генами та білками. 5Деякі інші наукові досягнення сучасності включають збір культур клітин тварин у 1945 році, концепція центральної догми з’явилася в 1957 році, у 1966 році генетичний код було зламано, у 1972 році Пол Берг синтезував першу рекомбінантну молекулу ДНК, Верховний суд США У 1980 році суд постановив, що генетично модифіковані організми можна запатентувати, у 1998 році було створено перший проект геному людини, а технологію редагування генів CRISPR було розроблено, що призвело до багатьох генетичних проривів. 3 Це лише деякі з інноваційних відкриттів, які були зроблені в епоху сучасної біотехнології.

З усіма передовими технологіями також існує потенціал для зловживання. 3 Існує багато сфер, які можна вважати неетичними або шкідливими, наприклад клонування людини або біотероризм. 3 Уряди в усьому світі постійно досліджують способи запобігання біотерористичним атакам і розробляють власну зброю. 3 Справжній захист від біологічної війни полягає в розумінні основ і готовності до найгірших можливостей. Майбутнє всіх галузей біотехнології має величезний потенціал для величі. Передові відкриття, пов’язані з генетичними маніпуляціями, зробили цю галузь провідною галуззю для майбутнього науки. 1Загалом, кінцева мета біотехнології полягає в тому, щоб покращити життя людства корисним способом.

Генна інженерія в біотехнології

Біотехнологія стала однією з провідних галузей наукової галузі. 1 Існує багато сегментів біотехнології, починаючи від сільського господарства і закінчуючи водними видами спорту. Одним із компонентів біотехнології, який не розглядається як сегмент, є генна інженерія. 6 Хоча деякі можуть вважати цю тему застосуванням біотехнології, було сказано, що біотехнологія не була б там, де вона є сьогодні, без технологічних досягнень генної інженерії. 6 Штучний відбір, що сягає етапу стародавньої біотехнології, був однією з найперших форм застосування генної інженерії, введених у суспільну практику. 6 Штучний відбір, також відомий як селективне розведення, використовувався для вибору пар між рослинами чи тваринами.6 Зміна ДНК і генетичного складу рослин і тварин сьогодні стала стандартною практикою в сільськогосподарському, медичному та промисловому сегментах біотехнології. 6 Генна інженерія, ампліфікація генів, генна терапія та редагування генів — це фундаментальні операції, які використовуються щодня на користь життя суспільства. 6

Розмір ринку та тенденції

Відповідно до нового звіту про дослідження ринку, опублікованого Markets and markets у листопаді 2021 року, прогнозується, що глобальний ринок геномної інженерії та редагування генома до 2025 року досягне 11,2 мільярда доларів США. 7 У 2020 році світовий ринок досяг $5,1 мільярда. 7 Протягом цього прогнозованого періоду прогнозована поточна скоригована валова ставка має зрости на 17%. 7 Проте концентрація лідерів ринку в Північній Америці та Європі може зменшити ймовірність глобального розширення ринку в інших регіонах світу. 8Темпи зростання ринку в основному пояснюються збільшенням державного фінансування, збільшенням кількості геномних проектів, технологічним прогресом, необхідністю дій проти інфекційних захворювань і раку, а також зростаючим діапазоном застосування геноміки в цілому. 7

Стало очевидним, що в секторі геномної інженерії недостатньо досліджень і розробок, що може виявитися гальмуванням зростання глобального ринку в усьому світі. 8 За технологіями очікується, що сегмент CRISPR стане найбільшим акціонером у прогнозований термін. 7 Доведено, що цією технологією редагування генів легко керувати для досліджень та інженерії клітинних ліній, що, зрештою, також вважається значним фактором зростання світового ринку. 8 Відповідно до застосування, очікується, що інженерія клітинних ліній матиме найбільший прогнозований темп зростання протягом прогнозованого терміну. 8Багато компаній у галузі виробництва клітинних ліній зосереджуються на дослідженні стовбурових клітин, оскільки уряди та приватні сектори надають більше фінансування для нових дослідницьких проектів зі стовбуровими клітинами.

Провідні акціонери

У 2019 і 2020 роках північноамериканські компанії з геномної інженерії займали найбільшу частку світового ринку. 7 У результаті очікується, що північноамериканський ринок геномної інженерії матиме найбільші темпи зростання, а потім європейський ринок. 8 Провідними компаніями геномної інженерії, розташованими в Сполучених Штатах, є: Transposagen Biopharmaceuticals, Thermo Fisher Scientific, Editas Medicine Inc., OriGene Technologies, Intellia Therapeutics Inc., GenScript, Sangamo BioSciences, Integrated DNA Technologies, Bluebird Bio Inc., New England Biolabs і Editas Medicine. 8Деякі європейські компанії, які також борються з регіоном Північної Америки, це: Merck (Німеччина), Lonza Group (Швейцарія), Horizon Discovery Group (Великобританія), Cellectis SA (Франція) і CRISPR Therapeutics (Швейцарія). 8 Ці шістнадцять компаній вважаються провідними акціонерами індустрії геномної інженерії в усьому світі. 8 Азіатсько-Тихоокеанський регіон швидко виявляється одним із регіональних ринків, що розвиваються найшвидше, завдяки збільшенню проектів та інвестицій, що витрачаються на синтез генів, але Азіатсько-Тихоокеанський регіон все ще вважається третім прогнозованим ринком для зростання. 7

Майбутнє генної інженерії

Як зазначалося раніше, велика частина досліджень біотехнології обертається навколо генної інженерії. 5 Здається, що ця тенденція ні в якому разі не сповільнюється, а навпаки. За останнє десятиліття генній інженерії приділено більше уваги, ніж будь-якому іншому сектору галузі біотехнології. Більше проектів затверджується через великий інвестиційний інтерес. 7 З тенденцій, які стали очевидними останнім часом, майбутнє генної інженерії лежить за генною терапією та секвенуванням наступного покоління.

Генна терапія

Генна терапія — це унікальний метод, який атакує захворювання на молекулярному рівні, намагаючись замінити пошкоджені молекули. 9 Застосування генної терапії може здійснюватися як ex vivo , так і in vivo . 9 Ex vivo працює шляхом ізоляції клітин з генетичним дефектом, модифікації їх поза організмом, а потім повторного введення модифікованих клітин назад в організм для природної боротьби з хворобою. 9 In vivo працює шляхом перенесення функціонуючого гена у вектор і введення його безпосередньо в кровотік. 9 Ще одне важливе відкриття показує, що стовбурові клітини є значною частиною прогресу генної терапії, який впроваджується сьогодні. 9Стовбурові клітини виявилися надзвичайно цінними для генної терапії, оскільки вони не є специфічними для жодного органу тіла. 9 Завдяки цьому стовбурові клітини змогли перепрограмувати клітини в організмі, щоб пошкоджені клітини були замінені здоровими клітинами. 9 Генна терапія змінить наш підхід до хвороби та підготовку індивідуальних методів лікування.

Генетичне секвенування

У поєднанні з генною терапією секвенування наступного покоління є цінним активом для майбутнього генної інженерії. Існував великий розрив між попитом на інформацію та можливостями традиційних технологій секвенування. 10 Секвенування наступного покоління революціонізувало сферу біотехнології, дозволяючи дослідникам запускати схеми секвенування на вищому рівні, ніж будь-коли раніше. 10Зважаючи на це, технологія секвенування наступного покоління має здатність швидко секвенувати цілі геноми, ідентифікувати цільові регіони та аналізувати епігенетичні фактори, присутні в генетичному складі зразка. Цей тип технології дає змогу дослідникам секвенувати цілий геном за прискорений період часу. Завдяки секвенуванню наступного покоління компанії зможуть проводити більше досліджень і швидко випускати інноваційні відкриття.

Клітинна інженерія — метод конструювання клітин нового типу на основі їх культивування, гібридизації та реконструкції. За допомогою клітинної інженерії вдається поєднати геноми різних видів (навіть тих, що належать до різних царств).

Клітинну інженерію використовують для вирішення багатьох теоретичних проблем біології, промислової мікробіології, а також біотехнології, наприклад, використання гібридом для отримання моноклональних антитіл, які використовують у медицині та інших галузях науки і виробництва.

У 2021 році обсяг світового ринку тканинної інженерії становив 12,76 мільярда доларів США, а до 2030 року очікується, що він сягне приблизно 31,23 мільярда доларів США, збільшуючись на 10,46 % у середньому протягом прогнозованого періоду з 2022 по 2030 рік[1]. Розмір світового ринку синтетичної біології оцінювався в 10 285,3 млн доларів США в 2021 році, і очікується, що з 2022 до 2030 року він буде зростати на 19,7 % у середньорічному темпі зростання
скачати

© Усі права захищені
написати до нас