شاید بار ها واژه بیوتکنولوژی که به اختصار گاهی بیوتک هم گفته می‌شود یا همان زیست فناوری را شنیده اید. علمی که ترند این روز های زیست شناسی است. اما احتمالا برایتان جالب باشد که بدانید ریشه این علم به بیش از ۶۰۰۰ سال پیش باز میگردد. با هینا آکادمی همراه باشید تا بیشتر در مورد بیوتکنولوژی صحبت کنیم. بیوتکنولوژی یا زیست‌فناوری که این واژه اولین بار در سال 1919 توسط کارل ارکی، مهندس مجارستانی به کار برده شد،علمی است که در آن از موجودات زنده، سیستم‌های زیستی یا فرآیندهای زیستی برای تولید یا اصلاح محصولات یا فرآیندها استفاده می‌شود.

به عبارت ساده‌تر، بیوتکنولوژی به کاربرد دانش زیست‌شناسی برای حل مشکلات و تولید محصولات مفید اشاره دارد. زیست فناوری از فرآیندهای زیستی مانند تخمیر استفاده می‌کند و از زیست‌کاتالیزورهایی مانند آنزیم‌ها، مخمرها و سایر میکروارگانیسم‌ها بهره می‌برد. کاربرد این علم آنقدر وسیع است که امروزه تقریبا همه حوزه ها از صنایع غذایی ، نساجی ، نفتی ، پتروشیمی ، معادن و البته پزشکی و… را در بر میگیرد.

زیست فناوری : از گذشته تا حال!

زیست فناوری در شکل اولیه خود هزاران سال قدمت دارد و به زمانی بازمی‌گردد که انسان‌ها شروع به استفاده از تخمیر برای تولید شراب، آبجو و نان کردند. پیش از این، اصول زیست فناوری محدود به کشاورزی مانند پرورش دام و استفاده از بهترین بذرها برای بهبود عملکرد و کیفیت برداشت بود. این روند در طول قرن‌ها تغییر کرده است. پس از کشف میکروارگانیسم‌ها در قرن نوزدهم، زمینه زیست فناوری به سرعت و پیوسته توسعه یافت. گرگور مندل به دلیل مطالعه پیشگامانه خود در زمینه ژنتیک، فرآیندهای میکروبی و تخمیر، به این رشد کمک کرد.

در قرن بیستم، نام‌های برجسته‌ای در این زمینه مانند الکساندر فلمینگ با کشف پنی‌سیلین، زیست فناوری را پیش بردند. تولید انبوه پنی‌سیلین در دهه ۱۹۴۰ گامی بزرگ برای زیست فناوری بود، اما این زمینه واقعاً در دهه ۱۹۵۰ شکوفا شد. این به لطف درک بهتر زیست‌شناسی مولکولی و عملکرد سلولی بود. در دهه ۱۹۶۰ میلادی با سنتز انسولین و توسعه واکسن برای سرخک، اوریون و سرخجه، انسان یک قدم به داشتن زندگی بهتر به وسیله بیوتکنولوژی نزدیک تر شد.

در دهه های اخیر آنقدر پیشرفت این علم بین رشته ای چشمگیر و لحظه به لحظه است که برای با‌خبر بودن از اخبار روز بیوتکنولوژی باید به صورت روزانه پیگیر آن بود. زیست فناوری با پیشرفت‌های چشمگیر در ژنومیکس، پزشکی شخصی‌سازی شده و راه‌حل‌های پایدار در کشاورزی و صنعت، شاهد رشد و نوآوری قابل توجهی است. بخش دارویی سهم قابل توجهی از بازار را به خود اختصاص داده و حدود ۶۰ درصد از حجم آن را تشکیل می‌دهد.

ایالات متحده در توسعه ثبت اختراع زیست فناوری پیشرو است و اتحادیه اروپا و چین نیز سهم قابل توجهی در این زمینه دارند. با وجود چالش‌های نظارتی و اخلاقی، این صنعت در حال گسترش مداوم است و کاربردهای بالقوه‌ای در مراقبت‌های بهداشتی، حفاظت از محیط زیست و انرژی‌های تجدیدپذیر دارد. شما میتوانید رد پای زیست فناوری را در همه جا مشاهده کنید.

رنگین کمان بیوتکنولوژی

اولین بار آلمان پیشنهاد تقسیم‌بندی بیوتکنولوژی را بر اساس رنگ‌ها داد و از آن استفاده کرد. این تقسیم‌بندی بر اساس فعالیت‌ها در زمینه‌های مختلف است. طبقه بندی بیوتکنولوژی بر اساس رنگ برای اولین بار توسط Paul R. Ehrlich در کتاب خود “Human Natures: Genes, Cultures, and Human Prospect” که در سال 2002 منتشر شد، ارائه شد. البته که این تقسیم بندی و رنگ آمیزی ممکن است دچار تغییر و تحول شده و در همه منابع یکسان نباشد.

در ادامه هرکدام را به صورت جداگانه بررسی خواهیم کرد :

بیوتکنولوژی قرمز (Red Biotechnology)

• حوزه فعالیت: سلامت و پزشکی
• کاربردها: تولید داروهای جدید، واکسن‌ها، درمان‌های ژنی، مهندسی بافت، سلول‌های بنیادی و تشخیص بیماری‌ها.
• مثال‌ها: تولید انسولین برای بیماران دیابتی، توسعه واکسن‌های mRNA برای مقابله با بیماری‌های ویروسی مانند کووید-19، درمان سرطان با استفاده از سلول‌های CAR-T.
• اهمیت: بیوتکنولوژی قرمز نقش بسیار مهمی در بهبود سلامت انسان و افزایش طول عمر ایفا می‌کند.

بیوتکنولوژی سبز (Green Biotechnology)

• حوزه فعالیت: کشاورزی
• کاربردها: تولید محصولات کشاورزی مقاوم به آفات و بیماری‌ها، افزایش عملکرد محصولات کشاورزی، بهبود کیفیت محصولات غذایی، تولید کودهای زیستی و بیو آفت‌کش‌ها.
• مثال‌ها: تولید محصولات تراریخته، استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تثبیت نیتروژن در خاک، تولید بیوگاز از پسماندهای کشاورزی.
• اهمیت: بیوتکنولوژی سبز در تأمین امنیت غذایی و پایداری محیط زیست نقش کلیدی دارد.

بیوتکنولوژی سفید (White Biotechnology)

• حوزه فعالیت: صنعت
• کاربردها: تولید مواد شیمیایی، سوخت‌های زیستی، آنزیم‌ها، بیوپلاستیک‌ها و مواد شوینده زیست تخریب‌پذیر.
• مثال‌ها: تولید اتانول از زیست توده، استفاده از آنزیم‌ها در صنایع غذایی و دارویی، تولید بیوپلاستیک برای جایگزینی پلاستیک‌های نفتی.
• اهمیت: بیوتکنولوژی سفید در کاهش آلودگی محیط زیست و توسعه صنایع پایدار نقش دارد.

بیوتکنولوژی آبی (Blue Biotechnology)

• حوزه فعالیت: محیط‌های آبی
• کاربردها: پرورش آبزیان، تولید محصولات دریایی، تصفیه آب‌های آلوده، استخراج مواد ارزشمند از آب دریا.
• مثال‌ها: تولید ماهی قزل‌آلا در مزارع پرورش ماهی، استفاده از جلبک‌ها برای تولید بیودیزل، پاکسازی آلودگی نفتی در دریا.
• اهمیت: بیوتکنولوژی آبی در حفاظت از محیط زیست دریایی و بهره‌برداری پایدار از منابع آبی نقش دارد.

بیوتکنولوژی زرد (Yellow Biotechnology)

• حوزه فعالیت: غذا و تغذیه
• کاربردها: تولید مواد غذایی فراسودمند، بهبود طعم و بافت مواد غذایی، افزایش ماندگاری مواد غذایی.
• مثال‌ها: تولید پروبیوتیک‌ها، تولید غذاهای غنی شده با ویتامین‌ها و مواد معدنی، استفاده از آنزیم‌ها در صنایع غذایی.
• اهمیت: بیوتکنولوژی زرد در تأمین امنیت غذایی و بهبود کیفیت تغذیه نقش دارد.

بیوتکنولوژی قهوه‌ای (Brown Biotechnology)

• حوزه فعالیت: مناطق خشک و بیابانی
• کاربردها: بهبود حاصلخیزی خاک، تولید محصولات مقاوم به خشکی، شیرین‌سازی آب شور.
• مثال‌ها: استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تثبیت شن‌های روان، تولید گیاهان مقاوم به شوری.
• اهمیت: بیوتکنولوژی قهوه‌ای در مقابله با بیابان‌زایی و توسعه کشاورزی در مناطق خشک نقش دارد.

بیوتکنولوژی سیاه (Dark Biotechnology)

• حوزه فعالیت: تروریسم زیستی و جنگ بیولوژیکی
• کاربردها: تولید سلاح‌های بیولوژیکی، عوامل بیماری‌زا مهندسی شده.
• اهمیت: این شاخه از بیوتکنولوژی خطرات جدی برای امنیت جهانی دارد و نیاز به نظارت دقیق دارد.

بیوتکنولوژی بنفش (Purple Biotechnology)

• حوزه فعالیت: حقوقی و اخلاقی
• کاربردها: تنظیم قوانین و مقررات مربوط به زیست فناوری، حفاظت از مالکیت معنوی در حوزه زیست فناوری.
• اهمیت: بیوتکنولوژی بنفش برای اطمینان از استفاده اخلاقی و ایمن از زیست فناوری ضروری است.

 بیوتکنولوژی طلایی (Gold Biotechnology)

• حوزه فعالیت: بیوانفورماتیک
• کاربردها: تحلیل داده‌های زیستی، طراحی داروهای جدید، کشف ژن‌های جدید.
• اهمیت: بیوانفورماتیک نقش کلیدی در پیشرفت سایر شاخه‌های بیوتکنولوژی دارد.

بیوتکنولوژی خاکستری (Gray Biotechnology)

• حوزه فعالیت: محیط زیست
• کاربردها: پاکسازی محیط زیست از آلودگی‌ها، مدیریت پسماندهای زیستی.
• اهمیت: بیوتکنولوژی خاکستری در حفظ محیط زیست و توسعه پایدار نقش دارد.

 بیوتکنولوژی صورتی (Pink Biotechnology)

• حوزه فعالیت: رفاه و تفریح انسان
• کاربردها: تولید محصولات آرایشی و بهداشتی، تولید مواد غذایی کاربردی.
• اهمیت: بیوتکنولوژی صورتی در بهبود کیفیت زندگی انسان نقش دارد.

بیوتکنولوژی: فرصت ها و چالش ها

یوتکنولوژی در خط مقدم نوآوری های علمی قرار دارد و فرصت های قابل توجهی را در بخش های مختلف از جمله مراقبت های بهداشتی، کشاورزی و پایداری زیست محیطی ارائه می دهد. فرصت‌های کلیدی شامل پیشرفت‌هایی در پزشکی شخصی، ژن درمانی و سوخت‌های زیستی پایدار است که نوید انقلابی در این زمینه‌ها را می‌دهد.

با این حال، صنعت با چالش هایی مانند پیچیدگی های نظارتی، نگرانی های اخلاقی، و هزینه های بالای تحقیق و توسعه مواجه است. علاوه بر این، نگرانی‌هایی در مورد دسترسی عادلانه به پیشرفت‌های بیوتکنولوژیکی و اثرات بالقوه زیست‌محیطی فناوری‌های جدید وجود دارد. پرداختن به این چالش ها نیازمند سرمایه گذاری استراتژیک، همکاری بین رشته ای و چارچوب های نظارتی قوی است.

در سال 2013، ارزش بازار جهانی بیوتکنولوژی حدود 270 میلیارد دلار بود و پیش‌بینی می‌شد که با نرخ رشد سالانه 10 تا 12 درصد افزایش یابد. با نگاهی به آینده در سال 2023، انتظار می‌رود که اندازه بازار به طور قابل توجهی افزایش یافته و به حدود 600 میلیارد دلار برسد. این رشد چشمگیر نشان‌دهنده اهمیت فزاینده بیوتکنولوژی در سطح جهانی است.

پیشرفت‌های مختلف در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی، علوم محیطی و سایر حوزه‌ها به گسترش قابل توجه بازار کمک کرده است. بازار جهانی بیوتکنولوژی بخش‌های مختلفی دارد که بزرگترین بخش آن مربوط به داروسازی زیستی با حدود 60 درصد از کل حجم بازار است. بیوتکنولوژی صنعتی نیز با سهم حدود 35 درصد در رتبه بعدی قرار دارد. در مقابل، بیوتکنولوژی محیط زیستی عملکرد نسبتا ضعیف‌تری داشته و تنها 5 درصد از سهم کل بازار را به خود اختصاص داده است. (تصویر شماره 2)

زیست فناوری در ایران

بیوتکنولوژی در ایران پیشرفت های چشمگیری داشته است، به ویژه در بیوتکنولوژی پزشکی، تا جایی که کشور عزیزمان در منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا پیشتاز است. ایران در بخش بیودارویی با محصولات متعدد در حال توسعه و تولید، از جمله بیوسیملارها و پروتئین های نوترکیب و … توسعه یافته است

اولین مرکز ملی بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک ایران  در سال 1368 زیر نظر وزارت علوم، تحقیقات و فناوری تأسیس شد. بیوتکنولوژی های گیاهی، حیوانی، پزشکی و دریایی، صنعتی و زیست محیطی در محدوده این مرکز قرار دارند. اهداف این مرکز فعالیت های پژوهشی در زمینه زیست شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی پیشرفته، ترویج تحقیقات کاربردی و پایه در علم و فناوری تعریف شده است.

انستیتو پاستور ایران به عنوان دومین مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی از سال 1371 در این زمینه شروع به کار کرد. اولین گروه بیوتکنولوژی و بیولوژی مولکولی با 15 نفر از داوطلبان دکتری در انستیتو پاستور آغاز به کار کرد. بخش بیوتکنولوژی پزشکی پاستور بر تولید نوترکیب پروتئین های مختلف مورد استفاده به عنوان بیوداروها، نامزدهای واکسن یا اجزای کیت تشخیصی متمرکز شده است.

در دنیای پویا و پرشتاب بیوتکنولوژی، دانشمندان و متخصصان این حوزه باید همواره خود را با آخرین دستاوردها و تکنیک‌های نوین تطبیق دهند. پیشرفت‌های سریع در حوزه‌های مختلف بیوتکنولوژی مانند مهندسی ژنتیک، بیوانفورماتیک و زیست‌فناوری صنعتی، نیاز به یادگیری مستمر و به‌روزرسانی دانش را بیش از پیش ضروری ساخته است.

در هینا آکادمی ، ما به اهمیت به‌روزرسانی دانش و یادگیری مهارت‌های جدید برای بیوتکنولوژیست‌ها واقف هستیم. به همین دلیل، دوره‌های آموزشی متنوعی را برای شما عزیزان تهیه کردیم و با برگزاری وبینار های مختلف سعی در روشن تر کردن مسیر تبدیل به یک بیوتکنولوژیست موفق برای شما داریم.