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Biotechnologie

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Insuline cristaux

La biotechnologie est une technologie bas??e sur la biologie , en particulier lorsqu'il est utilis?? dans l'agriculture , sciences de l'alimentation et la m??decine . L' Organisation des Nations Unies Convention sur la diversit?? biologique d??finit la biotechnologie comme:

Toute application technologique qui utilise des syst??mes biologiques, des organismes vivants ou des d??riv??s de celui-ci, pour r??aliser ou modifier des produits ou des proc??d??s ?? usage sp??cifique.

La biotechnologie est souvent utilis?? pour d??signer technologie du g??nie g??n??tique du 21??me si??cle, mais le terme englobe une gamme plus large et l'histoire du processus de modification des organismes biologiques selon les besoins de l'humanit??, qui remonte aux modifications initiales de plantes indig??nes dans les cultures vivri??res am??lior??es gr??ce et la s??lection artificielle hybridation. Bioengineering est la science sur laquelle toutes les applications biotechnologiques sont fond??es. Avec le d??veloppement de nouvelles approches et de techniques modernes, industries biotechnologiques traditionnels sont ??galement l'acquisition de nouveaux horizons pour leur permettre d'am??liorer la qualit?? de leurs produits et d'augmenter la productivit?? de leurs syst??mes.

Avant 1971, le terme, la biotechnologie, a ??t?? utilis?? principalement dans le transformation des aliments et de l'agriculture industries. Depuis les ann??es 1970, il a commenc?? ?? ??tre utilis?? par l'establishment scientifique occidentale de se r??f??rer ?? des techniques en laboratoire en cours de d??veloppement dans la recherche biologique, tels que ADN recombinant ou proc??d??s ?? base de culture de tissus, ou transfert horizontal de g??nes dans les plantes vivantes, en utilisant des vecteurs tels que le bact??ries Agrobacterium pour transf??rer l'ADN dans un organisme h??te. En fait, le terme doit ??tre utilis?? dans un sens beaucoup plus large pour d??crire l'ensemble des m??thodes, ?? la fois ancienne et moderne, utilis?? pour manipuler des mat??riaux organiques pour atteindre les exigences de la production alimentaire. Donc, le terme peut ??tre d??fini comme, ??L'application des connaissances autochtones et / ou scientifique ?? la gestion des (parties de) des micro-organismes ou de cellules et de tissus d'organismes sup??rieurs, de sorte que ces biens et services d'utilisation approvisionnement de l'industrie alimentaire et ses consommateurs.

Biotechnologie combine disciplines comme la g??n??tique , la biologie mol??culaire, la biochimie , embryologie et biologie cellulaire, qui sont ?? son tour li?? ?? des disciplines pratiques comme g??nie chimique, technologie de l'information, et robotique. Patho-biotechnologie d??crit l'exploitation des agents pathog??nes ou pathog??nes compos??s d??riv??s pour effet b??n??fique.

Histoire

Brewing ??tait une des premi??res applications de la biotechnologie

L'utilisation la plus pratique de la biotechnologie, qui est encore aujourd'hui, est la culture de plantes pour produire des aliments adapt??s ?? l'homme. Agriculture a ??t?? th??oris?? ??tre devenu la mani??re dominante de produire des aliments depuis le R??volution n??olithique. Les processus et les m??thodes de l'agriculture ont ??t?? affin??s par d'autres sciences m??caniques et biologiques depuis sa cr??ation. Gr??ce ?? la biotechnologie d??but, les agriculteurs ont pu choisir les cultures les mieux adapt??es et plus haut rendement pour produire assez de nourriture pour soutenir une population croissante. D'autres utilisations de la biotechnologie ont ??t?? n??cessaires car les cultures et les champs sont devenus de plus en plus grandes et difficiles ?? maintenir. Organismes sp??cifiques et organisme sous-produits ont ??t?? utilis??s pour fertiliser, de restaurer l'azote , et lutter contre les ravageurs. Tout au long de l'utilisation des agriculteurs de l'agriculture ont par inadvertance modifi?? la g??n??tique de leurs cultures ?? travers les initiant ?? de nouveaux environnements et de leur ??levage avec d'autres plantes - l'une des premi??res formes de la biotechnologie. Cultures telles que celles de la M??sopotamie , l'Egypte et le Pakistan ont d??velopp?? le processus de brassage de la bi??re. Il est toujours fait par le m??me proc??d?? de base de l'utilisation de grains malt??s (contenant des enzymes) pour convertir l'amidon en grains de sucre, puis en ajoutant des levures sp??cifiques pour produire la bi??re. Dans ce processus, les hydrates de carbone dans les grains sont r??partis en des alcools tels que l'??thanol. Indiens anciens a ??galement utilis?? les jus de la plante ??ph??dra Vulgaris et utilis??s pour appeler Soma. Plus tard, d'autres cultures produites le processus de Fermentation de l'acide lactique qui a permis la fermentation et de la conservation d'autres formes de nourriture. La fermentation a ??t?? ??galement utilis?? dans cette p??riode de temps pour produire du pain lev??. Bien que le processus de fermentation n'a pas ??t?? enti??rement compris avant Louis Pasteur travaux s 'en 1857, ce est encore la premi??re utilisation de la biotechnologie pour convertir une source de nourriture en une autre forme.

Combinaisons de plantes et d'autres organismes ont ??t?? utilis??s comme dans de nombreux m??dicaments premi??res civilisations. Depuis d??s 200 avant JC, les gens ont commenc?? ?? utiliser des quantit??s d'agents infectieux ou handicap??es minutes ?? se immuniser contre les infections. Ces processus similaires et ont ??t?? affin??s dans la m??decine moderne et ont conduit ?? de nombreux d??veloppements tels que les antibiotiques , vaccins, et d'autres m??thodes de combat la maladie.

Au d??but du XXe si??cle, les scientifiques ont acquis une meilleure compr??hension des microbiologie et moyens explor??s de la fabrication de produits sp??cifiques. En 1917, Chaim Weizmann d'abord utilis?? une culture microbiologique pur dans un proc??d?? industriel, celui de la fabrication amidon de ma??s en utilisant Clostridium acetobutylicum pour produire de l'ac??tone , dont le Royaume-Uni avait d??sesp??r??ment besoin pour fabriquer explosifs au cours de la Premi??re Guerre mondiale .

Le domaine de la biotechnologie moderne est pens?? pour avoir largement commenc?? 16 juin 1980 , lorsque la Cour supr??me des ??tats-Unis a statu?? qu'un g??n??tiquement modifi?? micro-organisme peut ??tre brevet??e dans le cas de Diamond v. Chakrabarty. D'origine indienne, Ananda Chakrabarty, travaillant pour General Electric, a mis au point une bact??rie (d??riv?? du Genre Pseudomonas) capable de d??composer le p??trole brut, dont il a propos?? d'utiliser dans le traitement des d??versements de p??trole.

Revenu dans l'industrie devrait cro??tre de 12,9% en 2008. Un autre facteur influen??ant la r??ussite du secteur de la biotechnologie est une l??gislation am??lior??e intellectuelle des droits de propri??t?? - et ex??cution - dans le monde entier, ainsi que la demande renforc??e pour les produits m??dicaux et pharmaceutiques pour faire face ?? un vieillissement , et de la population en difficult??, des ??tats-Unis.

La demande croissante pour les biocarburants devrait ??tre de bonnes nouvelles pour le secteur de la biotechnologie, avec le Minist??re de l'??nergie estimation ??thanol utilisation pourrait r??duire la consommation am??ricaine de carburant d??riv?? du p??trole jusqu'?? 30% en 2030. Le secteur de la biotechnologie a permis ?? l'industrie de l'agriculture des ??tats-Unis d'accro??tre rapidement son approvisionnement en ma??s et le soja - les principales entr??es en biocarburants - par d??velopper semences g??n??tiquement modifi??es qui sont r??sistantes aux parasites et ?? la s??cheresse. En augmentant la productivit?? agricole, la biotechnologie joue un r??le crucial pour assurer que les objectifs de production de biocarburants sont atteints.

Applications

La biotechnologie a des applications dans quatre secteurs industriels majeurs, y compris les soins de sant?? (m??dicaux), la production agricole et de l'agriculture, non alimentaire (industriel) utilise des cultures et d'autres produits (par exemple, plastiques biod??gradables, l'huile v??g??tale, les biocarburants ), et les utilisations de l'environnement.

Par exemple, une application de la biotechnologie est dirig?? de l'utilisation d'organismes pour la fabrication des produits biologiques (les exemples comprennent la bi??re et le lait produits). Un autre exemple utilise naturellement pr??sentes bact??ries par l'industrie mini??re biolixiviation. La biotechnologie est ??galement utilis??e pour recycler, traiter les d??chets, nettoyer les sites contamin??s par les activit??s industrielles ( biorem??diation), et ??galement pour produire armes biologiques.

Une s??rie de termes d??riv??s ont ??t?? invent?? pour identifier plusieurs branches de la biotechnologie, par exemple:

  • La biotechnologie rouge est appliqu?? ?? m??dicales processus. Quelques exemples sont la conception des organismes pour produire des antibiotiques , et l'ing??nierie de gu??risons g??n??tiques par la manipulation g??nomique.
Installation de rose qui a commenc?? comme les cellules cultiv??es dans une culture tissulaire
  • La biotechnologie verte est la biotechnologie appliqu??e ?? l'agriculture processus. Un exemple serait la s??lection et la domestication des plantes par micropropagation. Un autre exemple est la conception de plantes transg??niques de cro??tre dans des conditions environnementales sp??cifiques ou en pr??sence (ou l'absence) de certains produits chimiques agricoles. Un espoir est que la biotechnologie verte peut produire des solutions plus respectueuses de l'environnement que l'agriculture industrielle traditionnelle. Un exemple de ceci est l'ing??nierie d'une plante pour exprimer une pesticide, ??liminant ainsi la n??cessit?? d'une application externe de pesticides. Un exemple de ceci serait Ma??s Bt. Si oui ou non les produits de biotechnologie verts comme ce sont finalement plus respectueux de l'environnement est un sujet de d??bat.
  • La biotechnologie blanche, aussi connu comme la biotechnologie industrielle, est la biotechnologie appliqu??e ?? l'industrie des processus. Un exemple est la conception d'un organisme pour produire un produit chimique utile. Un autre exemple est l'aide de enzymes industrielles comme catalyseurs ?? soit produisent des substances chimiques de valeur ou d??truire les substances chimiques dangereuses / polluantes. La biotechnologie blanche a tendance ?? consommer moins de ressources que les proc??d??s traditionnels utilis??s pour produire des biens industriels.
  • La biotechnologie bleue est un terme qui a ??t?? utilis?? pour d??crire la applications aquatiques de la biotechnologie marine et, mais son utilisation est relativement rare.
  • Les investissements et la production ??conomique de tous ces types de biotechnologies appliqu??es forment ce qui a ??t?? d??crit comme le bio??conomie.
  • Bioinformatique est un domaine interdisciplinaire qui traite des probl??mes biologiques en utilisant des techniques de calcul, et rend l'organisation et l'analyse des donn??es biologiques possible rapide. Le champ peut aussi ??tre nomm?? ?? la biologie que de calcul, et peut ??tre d??finie comme ??la biologie conceptualisation en termes de mol??cules, puis en appliquant des techniques informatiques de comprendre et d'organiser les informations associ??es ?? ces mol??cules, sur une grande ??chelle." Bioinformatique joue un r??le cl?? dans divers domaines, tels que la g??nomique fonctionnelle, g??nomique structurale, et prot??omique, et forme un ??l??ment cl?? dans le secteur de la biotechnologie et pharmaceutique.

M??decine

En m??decine, la biotechnologie moderne trouve des applications prometteuses dans des domaines tels que

  • pharmacog??nomique;
  • la production de drogue;
  • tests g??n??tiques; et
  • la th??rapie g??nique.

Pharmacog??nomique

Puce puces ?? ADN - Certains peut faire autant que d'un million de tests sanguins ?? la fois

La pharmacog??nomique est l'??tude de la fa??on dont le patrimoine g??n??tique d'un individu affecte la r??ponse de son / son corps aux m??dicaments. Ce est un mot invent?? d??riv?? des mots ?? pharmacologie ??et?? g??nomique ??. Il est donc l'??tude de la relation entre les produits pharmaceutiques et de la g??n??tique. La vision de la pharmacog??nomique est d'??tre capable de concevoir et de produire des m??dicaments qui sont adapt??s ?? la constitution g??n??tique de chaque personne.

R??sultats de la pharmacog??nomique dans les avantages suivants:

1. Le d??veloppement de m??dicaments sur mesure. Utilisation de la pharmacog??nomique, les compagnies pharmaceutiques peuvent cr??er des m??dicaments sur la base des prot??ines , des enzymes et des mol??cules d'ARN qui sont associ??s ?? des g??nes et des maladies sp??cifiques. Ces m??dicaments sur mesure promettent non seulement de maximiser les effets th??rapeutiques mais aussi pour diminuer les dommages aux cellules saines voisines.

2. m??thodes plus pr??cises de d??termination des doses de m??dicaments appropri??s. Conna??tre la g??n??tique d'un patient permettra aux m??decins de d??terminer la fa??on dont son / son corps peut traiter et m??taboliser un m??dicament. Ceci permet d'optimiser la valeur de la m??decine et de diminuer le risque de surdosage.

3. Am??liorations dans le processus de d??couverte de m??dicaments et approbation. La d??couverte de th??rapies potentielles sera plus facile en utilisant des cibles g??nomiques. Les g??nes ont ??t?? associ??s ?? de nombreuses maladies et de troubles. Avec la biotechnologie moderne, ces g??nes peuvent ??tre utilis??s comme cibles pour le d??veloppement de nouvelles th??rapies efficaces, ce qui pourrait raccourcir consid??rablement le processus de d??couverte de m??dicaments.

4. vaccins mieux. Vaccins plus s??rs peuvent ??tre con??us et fabriqu??s par des organismes transform??s par g??nie g??n??tique. Ces vaccins seront d??clencher la r??ponse immunitaire sans les risques d??coulent de l'infection. Ils seront peu co??teux, stable, facile ?? stocker, et susceptible d'??tre con??u pour ex??cuter plusieurs souches du pathog??ne ?? la fois.

Produits pharmaceutiques

image g??n??r??e par ordinateur de hexam??res d'insuline soulignant le triple sym??trie , les zinc ions tenant ensemble, et le r??sidus histidine zinc impliqu??es dans la liaison.

La plupart des m??dicaments pharmaceutiques traditionnels sont des mol??cules relativement simples qui ont ??t?? trouv??s principalement par essai et erreur pour traiter les sympt??mes d'une maladie ou d'une maladie. Biopharmaceuticals sont de grosses mol??cules biologiques appel??s prot??ines et ceux-ci ciblent g??n??ralement les m??canismes et les voies sous-jacentes d'une maladie (mais pas toujours, comme ce est le cas avec l'utilisation de l'insuline pour traiter diab??te de type 1, en tant que le traitement traite que les sympt??mes de la maladie, pas la cause sous-jacente qui est l'auto-immunit??); ce est une industrie relativement jeune. Ils peuvent traiter avec les objectifs du humains qui peuvent ne pas ??tre accessibles avec des m??dicaments traditionnels. Un patient est g??n??ralement dos?? avec une petite mol??cule par l'interm??diaire d'un comprim?? pendant une grosse mol??cule est typiquement inject??.

Les petites mol??cules sont fabriqu??s par la chimie des mol??cules plus grandes, mais sont cr????s par des cellules telles que celles trouv??es dans le corps humain vivant: par exemple, cellules bact??riennes, cellules de levure, des cellules animales ou v??g??tales.

La biotechnologie moderne est souvent associ??e ?? l'utilisation d'organismes g??n??tiquement modifi??s des microorganismes tels que E. coli ou de levure pour la production de substances telles que de synth??se de l'insuline ou des antibiotiques . Il peut ??galement se r??f??rer ?? des animaux transg??niques ou plantes transg??niques, tels que Ma??s Bt. Des cellules de mammif??res g??n??tiquement modifi??s, tels que Des cellules d'ovaire de hamster chinois (CHO), sont ??galement utilis??s pour la fabrication de certains produits pharmaceutiques. Une autre nouvelle application de la biotechnologie prometteuse est le d??veloppement de produits pharmaceutiques d'origine v??g??tale fait.

La biotechnologie est aussi couramment associ?? ?? des perc??es historiques dans de nouvelles th??rapies m??dicales pour traiter h??patite B, l'h??patite C, les cancers , l'arthrite, l'h??mophilie , des fractures osseuses, la scl??rose en plaques , et troubles cardio-vasculaires. L'industrie de la biotechnologie a ??galement jou?? un r??le dans le d??veloppement de dispositifs de diagnostic mol??culaire que peut ??tre utilis?? pour d??finir la population cible de patients pour une biopharmaceutique donn??. Herceptin, par exemple, est le premier m??dicament approuv?? pour une utilisation avec un test de diagnostic correspondant et est utilis?? pour traiter le cancer du sein chez les femmes dont les cellules canc??reuses expriment la prot??ine HER2.

La biotechnologie moderne peut ??tre utilis?? pour fabriquer des m??dicaments existants relativement facilement et ?? moindre co??t. Les premiers produits g??n??tiquement modifi??s ??taient m??dicaments destin??s ?? traiter des maladies humaines. Pour citer un exemple, en 1978 Genentech a d??velopp?? humanis?? synth??tique insuline en rejoignant son g??ne avec un Vecteur plasmidique ins??r?? dans la bact??rie Escherichia coli. L'insuline, largement utilis?? pour le traitement du diab??te, a ??t?? pr??c??demment extraite de pancr??as d'animaux d'abattoir (bovins et / ou de porcs). La bact??rie g??n??tiquement modifi?? r??sultant a permis ?? la production de grandes quantit??s d'insuline humaine synth??tique ?? un co??t relativement faible, bien que les ??conomies de co??ts ont ??t?? utilis??es pour augmenter les profits pour les fabricants, pas r??percut??s sur les consommateurs ou leurs fournisseurs de soins de sant??. Selon une ??tude r??alis??e par la F??d??ration Internationale du Diab??te (FID) sur l'acc??s et la disponibilit?? de l'insuline dans ses pays membres 2003, l'insuline synth??tique ??humain?? est consid??rablement plus cher dans la plupart des pays o?? la fois synth??tique et l'insuline animale ??humain?? sont commercialement disponibles: par exemple au sein des pays europ??ens, le prix moyen de l'insuline synth??tique ??humain?? ??tait deux fois plus ??lev?? que le prix de l'insuline de porc. Pourtant, dans son ??nonc?? de position, l'arm??e isra??lienne ??crit que ??il n'y a pas des preuves accablantes ?? pr??f??rer une esp??ce d'insuline sur une autre?? et ??[modernes hautement purifi??s,] insulines animales restent une alternative tout ?? fait acceptable.

La biotechnologie moderne a ??volu??, ce qui permet de produire plus facilement et relativement bon march?? hormone de croissance humaine, facteurs de coagulation pour les h??mophiles , m??dicaments pour la fertilit??, ??rythropo????tine et d'autres drogues. La plupart des m??dicaments d'aujourd'hui sont bas??es sur environ 500 cibles mol??culaires. Connaissances en g??nomique des g??nes impliqu??s dans les maladies, les voies de la maladie, et les sites de r??ponse aux m??dicaments devraient conduire ?? la d??couverte de milliers d'autres nouvelles cibles.

Les tests g??n??tiques

L'??lectrophor??se sur gel

Les tests g??n??tiques implique l'examen direct de l' ADN mol??cule elle-m??me. Un scientifique balaye l'??chantillon d'ADN d'un patient pour s??quences mut??es.

Il existe deux grands types de tests g??n??tiques. Dans le premier type, un chercheur peut concevoir de petits morceaux de l'ADN ("sondes") dont les s??quences sont compl??mentaires des s??quences mut??es. Ces sondes vont chercher leur compl??ment parmi les paires de bases du g??nome d'un individu. Si la s??quence mut??e est pr??sente dans le g??nome du patient, la sonde se lie ?? elle et le drapeau de la mutation. Dans le second type, un chercheur peut proc??der ?? l'essai de g??ne en comparant la s??quence de bases de l'ADN dans le g??ne d'un patient ?? une maladie chez des individus sains ou de leur prog??niture.

Les tests g??n??tiques est maintenant utilis?? pour:

  • D??terminer le sexe
  • Le d??pistage des porteurs, ou l'identification des individus non affect??s qui portent une copie d'un g??ne d'une maladie qui n??cessite deux copies de la maladie de manifester
  • Le d??pistage de diagnostic pr??natal
  • Le d??pistage n??onatal
  • Un d??pistage pr??symptomatique pour pr??dire maladies ?? d??clenchement tardif
  • Un d??pistage pr??symptomatique pour estimer le risque de d??velopper des cancers adultes d'apparition
  • Diagnostic conformationnels des individus symptomatiques
  • Tests m??dico-l??gaux / identit??

Certains tests g??n??tiques sont d??j?? disponibles, bien que la plupart d'entre eux sont utilis??s dans les pays d??velopp??s. Les tests actuellement disponibles peuvent d??tecter des mutations associ??es ?? des troubles g??n??tiques rares telles que la fibrose kystique , l'an??mie ?? h??maties falciformes , et la maladie de Huntington . R??cemment, des essais ont ??t?? d??velopp??s pour d??tecter une mutation d'une poign??e de conditions plus complexes, tels que ceux du sein, de l'ovaire et les cancers du c??lon. Cependant, les tests g??n??tiques peuvent ne pas d??tecter toutes les mutations associ??es ?? une condition particuli??re parce que beaucoup sont encore inconnus, et ceux qu'ils ne d??tectent peuvent pr??senter des risques diff??rents pour diff??rentes personnes et des populations.

Les questions controvers??es
La bact??rie E. coli est r??guli??rement modifi?? g??n??tiquement.

Plusieurs questions ont ??t?? soulev??es concernant l'utilisation des tests g??n??tiques:

1. Absence de gu??rison. Il ya encore un manque de traitement efficace ou de mesures de pr??vention de nombreuses maladies et conditions actuellement diagnostiqu??s ou pr??vus en utilisant des tests g??n??tiques. Ainsi, r??v??lant des informations sur le risque d'une maladie avenir qui n'a pas de rem??de existante pr??sente un dilemme ??thique pour les m??decins.

2. Propri??t?? et contr??le de l'information g??n??tique. Qui poss??der et de contr??ler l'information g??n??tique, ou des informations sur les g??nes, les produits g??niques, ou des caract??ristiques h??rit??es d??riv?? d'un individu ou un groupe de personnes comme communaut??s autochtones? Au niveau macro, il ya une possibilit?? d'une fracture g??n??tique, avec les pays en d??veloppement qui ne ont pas acc??s ?? des applications m??dicales des biotechnologies ??tre priv?? des avantages d??coulant de produits d??riv??s de g??nes obtenus ?? partir de leurs propres personnes. En outre, l'information g??n??tique peut poser un risque pour les groupes de la population des minorit??s car il peut conduire ?? la stigmatisation groupe.

Au niveau individuel, l'absence d'intimit?? et de protections juridiques contre la discrimination dans la plupart des pays peut conduire ?? une discrimination dans l'emploi ou de l'assurance ou autre utilisation abusive de l'information g??n??tique personnelle. Cela soul??ve des questions telles que la confidentialit?? en g??n??tique est diff??rent du secret m??dical.

3. Questions de reproduction. Il se agit notamment de l'utilisation de l'information g??n??tique dans la prise de d??cisions en mati??re de reproduction et la possibilit?? de modifier g??n??tiquement les cellules reproductrices qui peuvent ??tre transmis aux g??n??rations futures. Par exemple, la th??rapie de la lign??e germinale change pour toujours la composition g??n??tique des descendants d'un individu. Ainsi, toute erreur dans la technologie ou du jugement peut avoir des cons??quences de grande envergure. Les questions d'??thique comme des b??b??s sur mesure et le clonage humain ont ??galement donn?? lieu ?? des controverses entre et parmi les scientifiques et les bio??thiciens, surtout ?? la lumi??re des abus pass??s avec l'eug??nisme.

4. questions cliniques. Ce centre sur les capacit??s et les limites de m??decins et d'autres fournisseurs de services de sant??, les personnes identifi??es ?? des conditions g??n??tiques, et le grand public dans le traitement de l'information g??n??tique.

5. Effets sur les institutions sociales. Les tests g??n??tiques r??v??lent des informations sur les individus et leurs familles. Ainsi, les r??sultats des tests peuvent affecter la dynamique au sein des institutions sociales, en particulier la famille.

6. implications conceptuelles et philosophiques concernant la responsabilit?? humaine, le libre arbitre vis-??-vis de d??terminisme g??n??tique et les concepts de la sant?? et de la maladie.

La th??rapie g??nique

La th??rapie g??nique utilisant un Vecteur ad??novirus. Un nouveau g??ne est ins??r?? dans un vecteur d'ad??novirus, qui est utilis?? pour introduire la modification de l'ADN dans une cellule humaine. Si le traitement est efficace, le nouveau g??ne fera une fonctionnelle des prot??ines .

La th??rapie g??nique peut ??tre utilis??e pour le traitement, voire de durcissement, les maladies g??n??tiques et acquises comme le cancer et le SIDA en utilisant des g??nes normaux pour compl??ter ou remplacer les g??nes d??fectueux ou pour renforcer une fonction normale comme l'immunit??. Il peut ??tre utilis?? pour cibler somatique (c.-??-corps) ou des cellules germinales (?? savoir, l'oeuf et le sperme). Dans la th??rapie g??nique somatique, le g??nome du receveur est modifi??, mais cette modification ne est pas transmise ?? la g??n??ration suivante. En revanche, dans la th??rapie g??nique de lign??e germinale, les ovocytes et le sperme chez les parents sont modifi??s dans le but de transmettre les modifications apport??es ?? leur prog??niture.

Il existe essentiellement deux fa??ons de mettre en ??uvre un traitement de th??rapie g??nique:

1. Ex vivo, ce qui signifie "l'ext??rieur du corps" - cellules du sang ou du patient la moelle osseuse sont ??limin??es et cultiv?? dans le laboratoire. Ils sont ensuite expos??s ?? un virus portant le g??ne d??sir??. Le virus p??n??tre dans les cellules, le g??ne d??sir?? et devient partie int??grante de l'ADN des cellules. Les cellules sont laiss??es se d??velopper dans le laboratoire avant d'??tre renvoy?? au patient par injection dans une veine.

2. In vivo, ce qui signifie "l'int??rieur du corps" - Pas de pr??lever des cellules de l'organisme du patient. Au lieu de cela, les vecteurs sont utilis??s pour d??livrer le g??ne souhait?? ?? des cellules dans le corps du patient.

Actuellement, l'utilisation de la th??rapie g??nique est limit??. La th??rapie g??nique somatique est principalement au stade exp??rimental. La th??rapie g??nique germinale est le sujet de beaucoup de discussions, mais il ne est pas activement recherch??e dans les grandes animaux et les ??tres humains.

En Juin 2001, plus de 500 essais cliniques de th??rapie g??nique impliquant environ 3500 patients ont ??t?? identifi??s dans le monde entier. Environ 78% d'entre eux sont aux ??tats-Unis, avec l'Europe ayant 18%. Ces essais portent sur diff??rents types de cancer, bien que d'autres maladies multig??niques sont ?? l'??tude ainsi. R??cemment, deux enfants n??s avec trouble de d??ficit immunitaire combin?? s??v??re (??SCID??) auraient ??t?? gu??ri apr??s avoir re??u des cellules g??n??tiquement modifi??es.

La th??rapie g??nique rencontre de nombreux obstacles avant de devenir une approche pratique pour traiter la maladie. Au moins quatre de ces obstacles sont comme suit:

1. outils de prestation de Gene. Les g??nes sont ins??r??s dans le corps en utilisant des supports de g??nes appel??s vecteurs. Les vecteurs les plus courants sont ?? pr??sent des virus qui ont ??volu?? de mani??re encapsulation et d??livrant leurs g??nes ?? des cellules humaines d'une mani??re pathog??ne. Les scientifiques de manipuler le g??nome du virus en supprimant les g??nes pathog??nes et en ins??rant les g??nes th??rapeutiques. Cependant, alors que les virus sont efficaces, ils peuvent introduire des probl??mes tels que la toxicit??, les r??ponses immunitaires et inflammatoires, et le contr??le de g??nes et les questions de ciblage.

2. la connaissance limit??e des fonctions des g??nes. Les scientifiques savent actuellement les fonctions de seulement quelques g??nes. Ainsi, la th??rapie g??nique peut traiter que certains g??nes qui provoquent une maladie particuli??re. Pire encore, on ne sait pas exactement si les g??nes ont plus d'une fonction, ce qui cr??e de l'incertitude quant ?? savoir si le remplacement de ces g??nes est en effet souhaitable.

3. troubles multig??niques et effet de l'environnement. La plupart des troubles g??n??tiques impliquent plus d'un g??ne. En outre, la plupart des maladies impliquent l'interaction de plusieurs g??nes et l'environnement. Par exemple, de nombreuses personnes atteintes de cancer non seulement h??ritent du g??ne de la maladie pour le trouble, mais ne aurait ??galement pas h??riter des g??nes sp??cifiques de suppresseurs de tumeurs. Alimentation, l'exercice, le tabagisme et d'autres facteurs environnementaux peuvent aussi avoir contribu?? ?? leur maladie.

4. Les co??ts ??lev??s. Depuis la th??rapie g??nique est relativement nouveau et ?? un stade exp??rimental, ce est un traitement co??teux d'entreprendre. Cela explique pourquoi les ??tudes actuelles se concentrent sur les maladies couramment trouv??s dans les pays d??velopp??s, o?? plus de gens peuvent se permettre de payer pour le traitement. Il peut prendre des d??cennies avant que les pays en d??veloppement peuvent tirer parti de cette technologie.

Projet du g??nome humain

Image de la Human Genome Project DNA Replication (HGP)

Le Human Genome Project est une initiative du D??partement am??ricain de l'??nergie ("DOE") qui vise ?? g??n??rer une s??quence de r??f??rence de haute qualit?? pour l'ensemble du g??nome humain et d'identifier tous les g??nes humains.

Le DOE et ses organismes pr??d??cesseurs ont ??t?? assign??s par le Congr??s am??ricain pour d??velopper de nouvelles ressources et des technologies de l'??nergie et de poursuivre une meilleure compr??hension des risques environnementaux pos??s par leur production et leur utilisation potentielle et la sant??. En 1986, le DOE a annonc?? son Initiative du g??nome humain. Peu de temps apr??s, les Instituts de Sant?? DOE et nationale a ??labor?? un plan pour un projet conjoint du g??nome humain (??HGP??), qui a d??but?? officiellement en 1990.

Le HGP ??tait initialement pr??vu pour durer 15 ans. Cependant, les progr??s technologiques rapides et une participation mondiale a acc??l??r?? sa date d'ach??vement ?? 2003 (ce qui en fait un projet de 13 ans). D??j??, il a permis ?? des chasseurs de g??nes pour identifier les g??nes associ??s ?? plus de 30 troubles.

Clonage

Le clonage implique l'enl??vement du noyau d'une cellule et son placement dans une cellule d'ovule non f??cond?? dont le noyau a ??t?? soit d??sactiv?? ou enlev??.

Il existe deux types de clonage:

1. Le clonage reproductif. Apr??s quelques divisions, la cellule d'oeuf est plac?? dans un ut??rus o?? il est autoris?? ?? se d??velopper en un foetus qui est g??n??tiquement identique au donneur du noyau d'origine.

2. Le clonage th??rapeutique. L'oeuf est plac?? dans un Bo??te de P??tri o?? il se d??veloppe dans les cellules souches embryonnaires, qui ont montr?? des potentiels pour le traitement de plusieurs maladies.

En F??vrier 1997, le clonage est devenu le centre d'attention des m??dias quand Ian Wilmut et ses coll??gues de l'Institut Roslin a annonc?? le clonage r??ussi d'un mouton, Dolly, des glandes mammaires d'une femelle adulte. Le clonage de Dolly a apparente pour beaucoup que les techniques utilis??es pour la produire pourraient un jour ??tre utilis??s pour cloner des ??tres humains. Ce agit?? beaucoup de controverse en raison de ses implications ??thiques.

Agriculture

Am??liorer le rendement des cultures

En utilisant les techniques de la biotechnologie moderne, un ou deux g??nes peuvent ??tre transf??r??s ?? une vari??t?? de culture hautement d??velopp??e pour donner un nouveau personnage qui augmenterait son rendement (30). Cependant, tandis que les augmentations du rendement des cultures sont les applications les plus ??videntes de la biotechnologie moderne dans l'agriculture, ce est aussi la plus difficile. Techniques de g??nie g??n??tique actuelles fonctionnent le mieux pour les effets qui sont contr??l??es par un seul g??ne. Un grand nombre des caract??ristiques g??n??tiques associ??s ?? la production (par exemple, une croissance accrue) sont command??s par un grand nombre de g??nes, dont chacun a un effet minimal sur le rendement global (31). Il est, par cons??quent, beaucoup de travail scientifique ?? faire dans ce domaine.

R??duction de la vuln??rabilit?? des cultures aux stress environnementaux

Cultures contenant des g??nes qui leur permettront de r??sister ?? des stress biotiques et abiotiques peuvent ??tre d??velopp??s. Par exemple, la s??cheresse et un sol excessivement sal??e sont deux importantes facteurs limitant la productivit?? des cultures. Biotechnologistes ??tudient plantes qui peuvent faire face ?? ces conditions extr??mes dans l'espoir de trouver les g??nes qui leur permettent de le faire et, ??ventuellement, le transfert de ces g??nes aux cultures plus souhaitables. Un des derniers d??veloppements est l'identification d'un g??ne v??g??tal, Au-DBF2, ?? partir de cresson Thale, un petit mauvaises herbes qui est souvent utilis?? pour la recherche de la plante car il est tr??s facile ?? cultiver et son code g??n??tique est bien trac??e. Lorsque ce g??ne a ??t?? ins??r?? dans tomates et tabac cellules (voir interf??rence ARN), les cellules ??taient capables de r??sister ?? des contraintes environnementales comme le sel, la s??cheresse, le froid et la chaleur, beaucoup plus que les cellules ordinaires. Si ces r??sultats pr??liminaires se av??rent positifs dans des essais plus importants, puis ??-DBF2 g??nes peuvent aider dans les cultures d'ing??nierie qui peuvent mieux r??sister aux environnements difficiles (32). Les chercheurs ont ??galement cr???? plants de riz transg??niques qui sont r??sistantes ?? riz virus de la marbrure jaune (RYMV). En Afrique, ce virus d??truit la majorit?? des cultures de riz et rend les plantes capables de survivre plus sensibles aux infections fongiques (33).

Qualit??s nutritionnels des cultures vivri??res

Prot??ines dans les aliments peuvent ??tre modifi??s pour augmenter leurs qualit??s nutritionnelles. Prot??ines dans les l??gumineuses et les c??r??ales peuvent ??tre transform??es pour fournir les acides amin??s n??cessaires par les ??tres humains pour une alimentation ??quilibr??e (34). Un bon exemple est le travail des professeurs Ingo Potrykus et Peter Beyer sur le soi-disant Goldenrice (voir ci-dessous).

Am??lioration de go??t, la texture ou l'apparence de la nourriture

La biotechnologie moderne peut ??tre utilis?? pour ralentir le processus de d??t??rioration, de sorte que les fruits peut m??rir plus longtemps sur la plante et ensuite ??tre transport?? vers le consommateur avec une dur??e de vie encore raisonnable. Ceci am??liore le go??t, la texture et l'aspect du fruit. Plus important encore, il pourrait ??largir le march?? pour les agriculteurs des pays en d??veloppement en raison de la r??duction des pertes.

Le premier produit alimentaire g??n??tiquement modifi?? ??tait une tomate qui a ??t?? transform?? en retarder la maturation (35). Les chercheurs de l'Indon??sie , la Malaisie , la Tha??lande , les Philippines et le Vietnam travaillent actuellement sur m??rissement retard?? la papaye en collaboration avec le Universit?? de Nottingham et Zeneca (36).

Biotechnologie dans la production de fromage: enzymes produites par des micro-organismes fournissent une alternative ?? la pr??sure animale - un coagulant de fromage - et une offre alternative pour fromagers. Cela ??limine ??galement possibles pr??occupations du public avec des mat??riaux d'origine animale, bien qu'il n'y ait actuellement aucun plan pour d??velopper le lait synth??tique, ce qui rend cet argument moins convaincant. Enzymes offrent une alternative respectueuse des animaux ?? la pr??sure animale. Tout en offrant une qualit?? comparable, ils sont th??oriquement aussi moins co??teux.

Environ 85 millions de tonnes de farine de bl?? est utilis?? chaque ann??e pour cuire le pain. En ajoutant une enzyme appel??e amylase maltog??ne ?? la farine, le pain reste frais plus longtemps. En supposant que 10 ?? 15% de pain est jet??, se il pouvait juste rester frais encore 5-7 jours, puis 2 millions de tonnes de farine par an pourraient ??tre sauv??es. Cela correspond ?? 40% du pain consomm??e dans un pays comme les Etats-Unis. Cela signifie plus de pain devient disponible sans augmentation de l'apport. En combinaison avec d'autres enzymes, pain peut ??galement ??tre plus grand, plus app??tissante et mieux dans une gamme de moyens.

R??duction de la d??pendance sur les engrais, les pesticides et autres produits agrochimiques

La plupart des applications commerciales actuelles de la biotechnologie moderne dans l'agriculture sont sur la r??duction de la d??pendance des agriculteurs agrochimiques. Par exemple, Bacillus thuringiensis (Bt) est une bact??rie du sol qui produit une prot??ine avec des qualit??s insecticides. Traditionnellement, un proc??d?? de fermentation a ??t?? utilis?? pour produire une pulv??risation d'insecticide ?? partir de ces bact??ries. Sous cette forme, le Toxine Bt se produit comme un inactif protoxine, ce qui n??cessite une digestion par un insecte pour ??tre efficace. Il ya plusieurs toxines Bt et chacun est sp??cifique ?? certains insectes cibles. Les plantes cultiv??es ont ??t?? con??us pour contenir et exprimer les g??nes de la toxine Bt, qu'elles produisent sous sa forme active. Quand un insecte sensible ing??re le cultivar de culture transg??nique exprimant la prot??ine Bt, il arr??te l'alimentation et meurt ?? la suite de la fixation ?? la paroi de l'intestin toxine Bt peu apr??s.Le maïs Bt est maintenant disponible dans le commerce dans un certain nombre de pays pour lutter contrela pyrale du maïs (un lépidoptère), qui est par ailleurs contrôlée par pulvérisation (un processus plus difficile).

Les cultures ont également été génétiquement modifiées pour acquérir une tolérance à large spectre herbicide. Le manque d'herbicides rentables avec une activité à large spectre et aucun dommage à la culture était une limitation cohérente dans la gestion des cultures contre les mauvaises herbes. Plusieurs applications de nombreux herbicides ont été utilisés en routine pour contrôler un large éventail d'espèces de mauvaises herbes nuisibles aux cultures agronomiques. gestion des mauvaises herbes a tendance à appuyer sur prélevée - autrement dit, les applications d'herbicides ont été pulvérisés en réponse aux infestations attendus plutôt qu'en réponse à des mauvaises herbes réelles actuelles. La culture mécanique et le désherbage à la main étaient souvent nécessaires pour contrôler les mauvaises herbes ne sont pas contrôlées par les applications d'herbicides. L'introduction de cultures tolérantes aux herbicides a le potentiel de réduire le nombre des herbicides ingrédients actifs utilisés pour la gestion des mauvaises herbes, réduisant le nombre d'applications d'herbicides faites au cours d'une saison, et l'augmentation de rendement due à l'amélioration de la gestion des mauvaises herbes et moins dommages à la culture. Les cultures transgéniques qui expriment la tolérance au glyphosate, le glufosinate et le bromoxynil ont été développés. Ces herbicides peuvent maintenant être pulvérisés sur les cultures transgéniques sans infliger de dégâts sur les cultures tout en tuant les mauvaises herbes à proximité (37).

De 1996 à 2001, la tolérance aux herbicides a été le trait le plus dominant présenter à des cultures transgéniques disponibles dans le commerce, suivie par la résistance aux insectes. En 2001, la tolérance aux herbicides déployée dans le soja , le maïs et le coton représentait 77% des 626 000 kilomètres carrés plantés de cultures transgéniques; Cultures Bt ont représenté 15%; et «gènes empilés" pour la tolérance aux herbicides et la résistance aux insectes utilisés à la fois dans le coton et le maïs représentaient 8% (38).

La production de nouvelles substances dans les plantes cultivées

Biotechnologie est appliquée pour de nouvelles utilisations autres que la nourriture. Par exemple, oléagineux peut être modifié pour produire des acides gras pour détergents, de substitution des carburants et des produits pétrochimiques. Pommes de terre , tomates, le riz , le tabac , la laitue , le carthame , et d'autres plantes ont été génétiquement modifié pour produire de l'insuline et certains vaccins. Si les futurs essais cliniques sont concluants, les avantages de vaccins comestibles seraient énormes, en particulier pour les pays en développement. Les plantes transgéniques peuvent être cultivés localement et à moindre coût. Homegrown vaccins devraient également éviter les problèmes logistiques et économiques posés par avoir à transporter les préparations traditionnelles sur de longues distances et à les garder à froid en transit. Et comme ils sont comestibles, ils ne doivent seringues, qui sont non seulement une charge supplémentaire dans les préparations de vaccins traditionnels, mais aussi une source d'infections en cas de contamination. Dans le cas de l'insuline dans des plantes transgéniques cultivées, il est bien établi que le système gastro-intestinal rompt la protéine vers le bas ce qui pourrait donc pas actuellement être administrée sous forme d'une protéine comestible. Toutefois, il peut être produit à un coût nettement inférieur à celui produit dans l'insuline coûteux, bioréacteurs. Par exemple, basé au Canada, Calgary, SemBioSys Genetics, Inc. annonce que son insuline de carthame-produit permettra de réduire les coûts unitaires de plus de 25% ou plus et de réduire les coûts en capital associés à la construction d'une usine de fabrication de l'insuline à l'échelle commerciale d'environ 100 millions de dollars par rapport aux installations traditionnelles de bioproduction.

Critique

Il ya un autre côté à la question de la biotechnologie agricole cependant. Il comprend augmenté l'utilisation d'herbicides et la résistance aux herbicides résultante, «super mauvaises herbes», résidus sur et dans les cultures vivrières, la contamination génétique des cultures non génétiquement modifiées qui ont blessé les agriculteurs biologiques et conventionnels, des dommages à la faune de glyphosate, etc.

Génie Biologique

L'ingénierie biotechnologique ou génie biologique est une branche de l'ingénierie qui met l'accent sur ??????les biotechnologies et les sciences biologiques. Il comprend différentes disciplines telles que le génie biochimique, génie biomédical, génie bio-procédés, l'ingénierie des biosystèmes et ainsi de suite. En raison de la nouveauté du champ, la définition d'un bioingénieur est encore indéfini. Cependant, il est en général une approche intégrée des fondamentaux des sciences biologiques et des principes d'ingénierie traditionnelles.

Bioingénieurs sont souvent employées pour développer les processus bio à partir de l'échelle du laboratoire à l'échelle industrielle. En outre, comme avec la plupart des ingénieurs, ils traitent souvent de questions de gestion, économiques et juridiques. Depuis brevets et la réglementation (par exemple de réglementation de la FDA aux États-Unis) sont des questions très importantes pour les entreprises de biotechnologie, bio-ingénieurs sont souvent tenus d'avoir des connaissances liées à ces questions.

Le nombre croissant d'entreprises de biotechnologie est susceptible de créer un besoin pour les bio-ingénieurs dans les années à venir. Beaucoup d'universités à travers le monde offrent maintenant des programmes de bio-ingénierie et de la biotechnologie (comme des programmes indépendants ou des programmes spécialisés dans les domaines du génie plus établis) ..

Les chercheurs et les personnes notables

  • Canada:Frederick Banting,Lap-Chee Tsui,Tak Wah Mak,Lorne Babiuk
  • L'Europe : Paul Nurse,Jacques Monod,Francis Crick
  • Finlande:Leena Palotie
  • Islande:Kari Stefansson
  • Inde:Kiran Mazumdar-Shaw (Biocon)
  • Irlande:Timothy O'Brien,Dermot Kelleher P
  • Mexique:Francisco Zapata Bolívar,Luis Herrera-Estrella
  • US:David Botstein,Craig Venter, Sydney Brenner, Eric Lander,Leroy Hood,Robert Langer,James J. Collins,Roger Beachy,Herbert Boyer,Michael West,Thomas Okarma,James D. Watson
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