Участник:ArtyomSidenko/Черновик
История биотехнологий
[править | править код]
Биотехнология изучает применение научных и инженерных методов к обработке материалов биологическими агентами для производства полезных продуктов и услуг. С самого зарождения биотехнология была крепко связана с обществом. Обычно к этой дисциплине приписывают разработки лекарств, но исторически она больше относится к продовольствию и связанными с этим проблемами как голод и недоедание. История биотехнологий начинается с зумотехнологий (англ. Zymotechnology), которые в свою очередь фокусировались на изучении разных техник приготовления пива. Во время Первой Мировой Войны влияние зумологии расширилось до решения глобальных индустриальных проблем, и этот потенциал промышленной ферментации породил биотехнологии. Однако, проекты как одноклеточные белки и бензоспирт не смогли продвинуться из-за многочисленных причин, в том числе из-за общественного сопротивления, изменяющейся экономики и смены политической власти.
Тем не менее, формирование новой области – генной инженерии – вывело биотехнологию среди наук на передний план в обществе и тем самым привело к образованию более близких отношений между учёными, общественностью и правительством. Эта идея получила огласку в 1975 на конференции по рекомбинантной ДНК в Асиломаре, где Джошуа Ледерберг был самым активным сторонником развития генной инженерии. Уже к 1978 с разработкой синтетического человеческого инсулина, его утверждение оказалось правдой, и индустрия биотехнологий быстро развивалась. Каждый новое научное открытие стало событием для прессы и было ориентировано на получения общественной поддержки. К 1980-м биотехнология выросла в многообещающую индустрию. В 1988 только 5 белков из генетически модифицированных клеток были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) как лекарства, но их количество возросло до 125 и больше к концу 1990-ых.
С появлением генотерапии, клонирования и генетически модифицированной пищи генная инженерия остаётся популярной темой для обсуждения в обществе. В нынешнее время нормально связывать фармацевтические препараты с решением социальных и здравоохранительных проблем, однако биотехнология начала помогать обществу много веков назад.
Зарождение биотехнологий
[править | править код]Биотехнология появилась из науки о ферментации (англ. Zymotechnology), которая началась с попытки лучшего понимания процесса ферментации, в особенности пива. Пиво было важным индустриальным предметом потребления. В конце XIX века в Германии пивоварение внесло в валовой национальный продукт страны так же много как сталь, а налоги с алкоголя стали значимым источником дохода для государства. В 1860 институты и консультационные компании были посвящены искусству пивоварения. Самым известным был частный институт Карлсберга основанный в 1875 с нанятым Эмиля Кристиана Хансена, кто первым внедрил чистые дрожжи для производства надёжного пива. Менее известными были консультационные компании, которые консультировали пивную промышленность. Одним из них был Зумотехнический институт, основанный в Чикаго немецким химиком Джоном Эвальдом Зибелом.
Рассвет и развитие зумотехнологий началось с Первой Мировой Войной, для поддержания промышленных потребностей на войне. Химик Макс Дельбрюк выращивал дрожи в огромных масштабах, чтобы удовлетворить 60% потребности корма для животных в Германии. Соединение другого продукта ферментации, молочной кислоты, восполняло недостаток гидравлической жидкости – глицерина. На стороне Союзников русский химик Хаим Вейцман использовал крахмал, чтобы решить британский дефицит с ацетоном, основным сырьём для кордита, с помощью ферментации кукурузы в ацетон. Промышленный потенциал ферментации перерастал свой традиционную пивоваренную сферу, и зумотехнология дала начало биотехнологии.
С распространением растущей нехватки еды и истощения ресурсов некоторые люди мечтали о новом промышленном решении. Венгерец Чарльз Эреки придумал слово «биотехнологии» в Венгрии в 1919 году для того, чтобы описать технологию, основанную на преобразовании сырого материала в более полезный продукт. Он построил скотобойню для 100 свиней и ферму для откорма на 50000 свиней, выращивая более 100000 свиней в год. Производство было огромным, и даже стало одним из самым больших и прибыльных предприятий в мире по производству мяса и жира. В книге «Biotechnologie» Эреки развивает дальше тему, которая будет повторятся весь XX век: биотехнологии могут разрешить проблемы социальных кризисов, таких как дефицит еды и энергии. Для Эреки, слово «biotechnologie» — значит процесс, с помощью которого сырые материалы можно биологически улучшить до социально полезных продуктов.
Этот термин быстро распространился после Первой Мировой войны, когда он вошёл в немецкие словари и перекочевал заграницу, в том числе и в Америку, страждущими частными бизнес-консультантами. Например, в Чикаго приближающийся запрет на алкогольные напитки к концу Первой Мировой воодушевил биологические промышленности на создание новых перспектив для продуктов брожения, в особенности для рынка безалкогольных напитков. Эмиль Зибель, сын основателя Зумотехнического института, отделился от компании своего отца и основал его собственное предприятие «Бюро Биотехнологий», которое предлагало экспертные знания в области в ферментированных безалкогольных напитках.
Вера в то, что потребности индустриального общества могут быть удовлетворены ферментацией сельскохозяйственных отходов, была важной составляющей «химургического движения» (англ. chemurgic movement). Процессы ферментации позволили получать всё более и более полезные продукты. В 1940-х самым значимым был пенициллин. Открытый в Англии, он производился в США с помощью процесса глубокой ферментации, первоначально разработанный в Пеории, штат Иллинойс. Вызванное пенициллином огромная выручка и общественное ожидание привело к серьёзному сдвигу фармацевтической промышленности. Доктора использовали фразу «чудодейственное лекарство», и историк того времени, Дэвид Адамс, предположил, что пенициллин отражал идею идеального здоровья в обществе, что сопутствовало Американской рекламе военного времени о машине и доме мечты. В начале 1950-х технологии ферментации уже стали достаточно продвинутыми, чтобы производить стероиды в промышленно значимых масштабах. Особое значение имел частичный синтез кортизона, который упростил синтез из 31 шага до 11. Это позволило сократить примерно на 70% цену лекарства, делая медицину дешёвой и доступной. Сегодня биотехнологии всё ещё играют большую роль в производстве этих продуктов и, скорее всего, будут играть и в будущем.
Одноклеточные белки и бензоспирт
[править | править код]Ещё большие надежды на биотехнологии возлагались в 1960-х годах благодаря процессу выращивания одноклеточного белка. Когда так называемый дефицит белка предвещал мировой голод, производство продуктов питания из отходов на локальном уровне, казалось, могло решить эту проблему. Перспектива выращивания микроорганизмов на нефти захватило воображение учёных, политиков и бизнесменов. Крупные компании как British Petroleum (BP) поставили своё будущее на это. В 1962 BP построила экспериментальную установку в Кап-де-Лавера на юге Франции, чтобы рекламировать свой продукт Toprina. Первоначальное исследование было выполнено Альфредом Шампаньятом. В 1963 началось строительство второй установки на нефтеперерабатывающем заводе в Грейнджмуте в Великобритании.
Так как тогда не было общепризнанного термина для описания новых продуктов питания, термин одноклеточные белки (англ. Single-cell protein) был введён Массачусетским технологическим институтом для создания приемлемого нового названия, избегая неприятных связей с микробами и бактериями.
Идея о «еде из нефти» стала довольно популярной к 1970-м, когда предприятия по выращиванию дрожжей, питаемых n-парафинами, были построены во многих странах. Советский союз проявлял особенный интерес в этом деле, открывая большие «БВК» (белково-витаминный концентрат) предприятия на против нефтеперерабатывающих заводов в Кстово (1973) и Кириши (1974).
Однако к концу 1970-х культурная обстановка полностью изменилась, поскольку рост интереса к одноклеточным белкам происходил на фоне экономических и культурных перемен. Во-первых, цена на нефть возросла катастрофически в 1974, стоимость за баррель была в пять раз выше, чем два года назад. Во-вторых, несмотря на продолжающийся голод в мире, ожидаемый спрос также начал смещаться с людей на животных. Программа начиналась с целью выращивания еды для стран третьего мира, однако продукты взамен были использованы в качестве корма для животных развитых стран. Быстро возрастающая потребность в корме для животных сделало этот рынок более экономически привлекательным. Тем не менее, окончательный провал одноклеточного белка произошёл из-за общественного сопротивления.
Это было больше всего заметно в Японии, где производство было близко к закрытию. При всём их энтузиазме и традиционном интересе к продуктам питания, произведённой микробиологическим способом, японцы был первыми, кто запретил производство одноклеточных белков. Японцы в итоге не смогли отделить идею новой натуральной еды от совершено неестественной для питания нефти. Эти аргументы были выдвинуты на фоне подозрений тяжёлой промышленности, в которых выражалась тревога по поводу мельчайших следов нефти. Тем самым, общественное сопротивление к неестественному продукту привело к закрытию проекта одноклеточного белка, как попытку решения мирового голода.
Так же в 1989 в СССР публичные экологические опасения заставили государство закрыть (или переоборудовать в другое производство) все 8 заводов по выращиванию дрожжей на парафине, которые Советское министерство микробиологической промышленности имело к тому времени.
В конце 1970-х биотехнологии к новому возможному решению социального кризиса. Увеличение стоимости нефти в 1974 повысило энергетические затраты в Западных странах в десять раз. В ответ на это правительство США продвигало производство бензоспирта, бензина с 10% добавлением алкоголя, как отклик на энергетический кризис. В 1979 когда Советский Союз отправил войска в Афганистан, администрация Картера в отместку прекратила поставки сельскохозяйственных товаров, тем самым создав избыток сельского хозяйства в США. В результате ферментация сельскохозяйственных избытков для синтеза топлива казалась экономически выгодным решением проблемы нехватке нефти из-за Ирано-иракская войны. Однако, прежде чем новое направление начало осваиваться, политический курс вновь поменялся – администрация Рейгана пришла к власти в январе 1981 и с падением цен на нефть в 1980-х прекратила поддержку бензоспиртной промышленности ещё до её рождения.
Биотехнологии казались были логичным решением основных социальных проблем, в том числе мирового голода и энергетического кризиса. В 1960-х радикальные меры нужны были чтобы встретить мировой голод и биотехнологии, кажется, предоставили ответ. Тем не менее, предложенное решение оказалось слишком дорогим и социально неприемлемым, и преодоление массового голода с помощью одноклеточных белков было остановлено. В 1970-х продовольственный кризис сменился энергетическим и здесь опять биотехнологии предлагали решение. Но в очередной раз затраты оказались неприемлемо высокими, поскольку цена на нефть резко упали в 1980-х. Таким образом, возможности биотехнологий не были полностью осознаны в этих ситуациях. Но это скоро изменится с развитием генной инженерии.
Биотехнологии и промышленность
[править | править код]Из многовековых истоков промышленной микробиологии быстро выросла новая биотехнологическая индустрия в начале 1970-х. Каждый новый научный прогресс стал событием, направленным на привлечения внимания инвесторов и публичной поддержки. Несмотря на то, что рыночные ожидания и социальная польза новых продуктов была часто преувеличенной, многие люди были готовы рассматривать генную инженерию как следующий большой прорыв в технологическом прогрессе. К 1980-м годам биотехнология стала реальной разрастающейся индустрией, предоставляя названия для торговых организаций как Biotechnology Innovation Organization. (BIO).
Главный фокус после инсулина сместился на потенциальный профит в фармацевтической промышленности: гормон роста и то, что обещало стать чудотворным лекарством от вирусных заболеваний – интерферон. Рак был центральным объектов в 1970-х из-за того, что он всё чаще был связан с вирусами. В 1980 новая компания Biogen произвела интерферон с помощью рекомбинантной ДНК. Появление интерферона и перспектива излечения рака позволили собрать деньги в научном сообществе для исследования и повысили энтузиазм. Более того, к тяжёлому положению с раком добавился СПИД в 1980-х, предоставляя потенциально огромный рынок для успешного лечения, и так же рынок для диагностических тестов основанных на моноклональных антителах. К 1988 только 5 белков из генетически модифицированных клеток были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) как лекарства: синтетический инсулин, соматропин, вакцина против гепатита B, интерферон альфа и тканевой активатор плазминогена, для лизиса тромбов. Тем не менее, к концу 1990-х более 125 генетически модифицированных лекарств будет одобрено.
Финансовый кризис 2007—2008 годов привёл к серьёзным изменениям в организации и финансировании биотехнологической промышленности. Во-первых, это привело к снижению общего объёма финансовых инвестиций в данном секторе повсеместно. Во-вторых, в некоторых странах как Великобритания, это привело к переходу от бизнес-стратегий направленных на первичное публичное размещение акций к продаже компании на ранних стадиях. К 2011 году объем финансовых инвестиции в биотехнологическую промышленность начал опять увеличиваться, и к 2014 капитализация глобального рынка достигла 1 триллиона долларов.
Генетическая инженерия так же затронула сельскохозяйственную отрасль. С момента появления на рынке генетически модифицированных томатов Flavr Savr в 1994 был достигнут огромный прогресс. Компания Ernst & Young заявила, что в 1998 году 30% от урожая сои в США будет получено из генетически модифицированных семян. В 1988 около 30% посевов хлопка и кукурузы так же ожидались быть генно-модифицированными.
Генетическая инженерия стимулировала в биотехнологиях надежды о терапевтических белках, лекарств и биологических организмов, таких как: семена, пестициды, искусственные дрожи и модифицированные человеческие клетки для лечения генетических заболеваний. С точки зрения коммерческих продвижений, научных прорывов, промышленной приверженности и официальной поддержки, биотехнология стала нормальной частью бизнеса. Теперь защитники экономической и технологической значимости биотехнологий перестали быть иконоборцами. Их послание наконец-то было принято и включено в политику государства и промышленности.
См. также
[править | править код]Генетически модифицированный организм
Источники
[править | править код]Перевод статьи с английской Wiki: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_biotechnology#cite_ref-bud_1-0