تاریخچه بیوتکنولوزی
بیوتکنولوژی ریشه در تاریخ دارد و تکوین آن از سال های بسیار دور آغاز شده تابحال ادامه یافته است.
در تقسیم‌بندی زمانی می‌توان سه‌دوره برای تکامل بیوتکنولوژی قائل شد.
1) دوره تاریخی که بشر با استفاده ناخودآگاه از فرآیندهای زیستی به تولید محصولات تخمیری مانند نان، مشروبات الکلی، لبنیات ترشیجات و سرکه و غیره می‌پرداخت. در شش هزار سال قبل از میلاد مسیح، سومریان و بابلیها از مخمرها در مشروب‌سازی استفاده کردند. مصریها در چهار هزار سال قبل با کمک مخمر و خمیر مایه نان می‌پختند. در این دوران فرآیندهای ساده و اولیه بیوتکنولوژی و بویژه تخمیر توسط انسان بکار گرفته می‌شد.
2) دوره اولیه قرن حاضر که با استفاده آگاهانه از تکنیکهای تخمیر و کشت میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های مناسب و متعاقباً استفاده از فرمانتورها در تولید آنتی‌بیوتیکها، آنزیمها، اجراء مواد غذائی، مواد شیمیائی آلی و سایر ترکیبات، بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید. در آن دوره این بخش از علم نام میکروبیولوژی صنعتی بخود گرفت و هم‌اکنون نیز روند استفاده از این فرآیندها در زندگی انسان ادامه دارد. لیکن پیش‌بینی می‌شود به تدریج با استفاده از تکنیکهای بیوتکنولوژی نوین بسیاری از فرآیندهای فوق نیز تحت تأثیر قرار گرفته و به‌سمت بهبودی و کارآمدی بیشتر تغییر پیدا کنند.
3) دوره نوین بیوتکنولوژی که با کمک علم ژنتیک درحال ایجاد تحول در زندگی بشر است. بیوتکنولوژی نوین مدتی است که روبه توسعه گذاشته و روز بروز دامنه وسعت بیشتری به خود می‌گیرد.
این دوره زمانی از سال 1976 با انتقال ژنهائی از یک میکروارگانیسم به میکروارگانیسم دیگر آغاز شد. تا قبل از آن دانشمندان در فرآیندهای بیوتکنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی (میکرو) ارگانیسم‌ها استفاده می‌گردند لیکن در اثر پیشرفت در زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیک و شناخت عمیق‌تراجزاء ومکانیسم‌های سلولی ومولکولی متخصصین علوم‌زیستی‌توانستند تا به اصلاح و تغییر خصوصیات (میکرو) ارگانیسم‌ها بپردازند و(میکرو) ارگانیسم‌هائی باخصوصیات کاملاً جدید بوجود آوردند تا با استفاده از آنها بتوان ترکیبات جدید را بامقادیر بسیار بیشتر و کارائی بالاتر تولید نمود.
بیوتکنولوژی چیست؟
گستردگی و تنوع کاربردهای بیوتکنولوژی، تعریف و توصیف آنرا کمی مشکل و نیز متنوع ساخته است.
برخی آنرا مترادف میکروبیولوژی صنعتی و استفاده از میکروارگانیسم‌ها می‌دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیک تعریف می‌کنند به‌همین دلیل در اینجا مختصراً اشاره‌ای به تعاریف متفاوت از بیوتکنولوژی می‌کنیم که البته دارای وجوه اشتراک زیادی نیز هستند: (1) و (2)
بیوتکنولوژی مجموعه‌ای از متون و روشها است که برای تولید، تغییر و اصلاح فراورده‌ها، به‌نژادی گیاهان و جانوران و تولید میکروارگانیسم‌ها برای کاربردهای ویژه، از ارگانیسم‌های زنده استفاده می‌کند.
کاربرد روشهای علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به کمک عوامل بیولوژیک (میکروارگانیسم‌ها، یاخته‌های گیاهی و جانوری و آنزیمها) برای تولید کالاها و خدمات در کشاورزی، صنایع غذائی و دارویی و پزشکی
مجموعه‌ای از فنون و روشها که در آن از ارگانیسم‌های زنده یا قسمتی از آنها در فرایندهای تولید، تغییر و بهینه‌سازی گیاهان و جانوران استفاده می‌شود.
کاربرد تکنیکهای مهندسی ژنتیک در تولید محصولات کشاورزی، صنعتی، درمانی و تشخیص باکیفیت بالاتر و قیمت ارزانتر و محصول بیشتر و کم خطرتر
استفاده از سلول زنده یا توانائیهای سلول های زنده یا اجزای آنها و فرآوری و انتقال آنها به‌صورت تولید در مقیاس انبوه
بهره‌برداری تجاری از ارگانیسم‌ها یا اجزای آنها
کاربرد روشهای مهندسی ژنتیک در تولید یا دستکاری میکروارگانیسم‌ها و ارگانیسم‌ها
علم رام‌کردن و استفاده از میکروارگانیسم‌ها در راستای منافع انسان
تعاریف بالا از بیوتکنولوژی هرکدام به‌تنهائی توصیف کاملی از بیوتکنولوژی نیست ولی با قدر مشترک گرفتن از آنها می‌توان به تعریف جامعی از بیوتکنولوژی دست یافت.
براستی چرا چنین است؟ هرچند که با مرور زمان دانشمندان به مفاهیم مشترکی در مورد تعریف بیوتکنولوژی نزدیک شده‌اند اما چرا هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه‌ای از بیوتکنولوژی ارائه می‌دهد که درجای خود نیز می‌تواند صحیح باشد (نه الزاماً جامع).
علت این حقیقت را باید درماهیت بیوتکنولوژی جُست.
بیوتکنولوژی همانند زیست شناسی، ژنتیک یا مهندسی بیوشیمی یک علم پایه یا کاربردی نیست که بتوان محدوده و قلمرو آنرا بسادگی تعریف کرد. بیوتکنولوژی شامل حوزه‌ای مشترک از علوم مختلف است که در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم بایکدیگر بوجود آمده است. بیوتکنولوژی معادل زیست شناسی مولکولی، مهندسی ژنتیک، مهندسی شیمی یا هیچ یک از علوم سنتی و مدرن موجود نیست؛ بلکه پیوند میان این علوم در جهت تحقق بخشیدن به تولید بهینه یک محصول حیاتی (زیستی) یا انجام یک فرآیند زیستی بروشهای نوین و دقیق با کارآئی بسیار بالا می‌باشد.
بیو
تکنولوژی را می‌توان به درختی شبیه کرد که ریشه‌های تناور آنرا علومی بعضاً با قدمت زیاد مانند زیست شناسی بویژه زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، میکروبیولوژی، بیوشیمی، ایمونولوژی، شیمی، مهندسی شیمی، مهندسی بیوشیمی، گیاه‌شناسی، جانورشناسی، داروسازی، کامپیوتر و… تشکیل می‌دهند لیکن شاخه‌های این درخت که کم و بیش به تازگی روئیدن گرفته‌اند و هرلحظه با رشد خود شاخه‌های فرعی بیشتری را به‌وجود می‌آورند بسیار متعدد و متنوع بوده که فهرست کردن کامل آنها در این نوشته را ناممکن می‌سازد.
تقسیم‌بندی بیوتکنولوژی به شاخه‌های مختلف نیز برحسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می‌کند و در رایجترین تقسیم‌بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتکنولوژی استفاده می‌کنند و نام شاخه‌ای از بیوتکنولوژی را بدین‌ترتیب وضع می‌کنند. مانند بیوتکنولوژی پزشکی که از تلاقی بیوتکنولوژی با علم پزشکی بوجود آمده است یا بیوتکنولوژی کشاورزی که کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی را نشان می‌دهد. بدین ترتیب می‌توان از بیوتکنولوژی داروئی Pharmaceutical Biotechnology بیوتکنولوژی میکروبی، Microbial Biotechnology ، بیوتکنولوژی دریا Marine Biotech ، بیوتکنولوژی قضائی یا پزشکی قانونی Forensic Biotech ، بیوتکنولوژی محیطی Environmental Biotech ، بیوتکنولوژی غذائی food and food stuff Biotech بیوانفورماتیک Bioinformatic ، بیوتکنولوژی صنعتی Industrial ، بیوتکنولوژی نفت …… بیوتکنولوژی تشخیصی و … نام برد.
این شاخه‌های متعدد در عمل همپوشانی‌ها و پیوندهای متقاطع زیادی دارند و باز بدلیل ماهیت همه‌جانبه بودن بیوتکنولوژی نمی‌توان در این مورد نیز به ضرس قاطع محدوده‌هائی را برای آنها تعیین نمود.
گستردگی کاربرد بیوتکنولوژی در قرن بیست و یکم بحدی است که، اقتصاد، بهداشت، درمان، محیط‌زیست، آموزش، کشاورزی، صنعت، تغذیه و سایر جنبه‌های زندگی بشر را تحت تأثیر شگرفت خود قرار خواهد داد. بهمین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست و یکم را قرن بیوتکنولوژی نامگذاری کرده‌اند.
کاربردهای بیوتکنولوژی
کاربردهای بیوتکنولوژی بقدری وسیع است که تقریباً تمام جنبه‌های زندگی بشر را تحت تأثیر قرارداد و خواهد داد. به‌نحوی که حدس زده می‌شود در آینده نزدیک کنار اکثر نامهای رایج علوم و فنون یک کلمه «بیو» یا «بیوتک» هم اضافه شود که نشانه تأثیر این علم بر آن رشته می‌باشد.
بیوتکنولوژی پزشکی
کاربرد بیوتکنولوژی در پزشکی به وسعت علم پزشکی بوده و حتی این علم با سرعت روزافزون بر وسعت و دامنه علم پزشکی می‌افزاید.
از مهمترین کاربردهای بیوتک در پزشکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
تأثیر دگرگون بخش در امر پیشگیری از بیماریهای میکروبی، بیماریهای ژنتیکی، بیماریهای تغذیه‌ای و متابولیسمی و بیماریهای روحی‌روانی و…
تأثیر دگرگون بخش در امر درمان بیماریهای عفونی، ژنتیکی، سوءتغذیه و متابولیسم و نازائی
تأثیر دگرگون بخش در پزشکی قانونی
تأثیر دگرگون بخش در پزشکی زیبائی
عناوین مطرح در بیوتکنولوژی پزشکی که هرکدام نیاز به توصیف کامل دارند عمدتاً عبارتند از: ژن‌درمانی، واکسنهای نوترکیب، DNA واکسنها، بیوانفورماتیک، ژنومیکس، پروتئومیکس، بیومدسین و بیوفارماسئوتیکال
امروزه پیشرفت‌های پزشکی به مدد بیوتکنولوژی درحال سرعت گرفتن می‌باشد. پزشکی سنتی بتدریج جای خود را به پزشکی مولکولی خواهد داد. درآینده نه‌چندان دور مکانیسم هیچ بیماری ناشناخته نخواهد ماند و تقریباً هیچ بیماری غیرقابل کنترل نخواهد بود. پزشکی سنتی عمدتاً بدنبال علائم و نشانه‌ها Sign & Symptoms بیماریها بوده و از روی آن به استنتاج وجود بیماری و عامل بیماری‌زا می‌پرداخت و در مواردی بدلیل ناشناخته بودن عوامل بیماریها، مکانیسم‌ها و سیستمهای کنترلی آنها مبارزه تنها برعلیه علائم و نشانه‌ها صورت می‌گرفت.
امروزه بکمک بیوتکنولوژی، علم پزشکی درحال شناخت ریشه‌ای‌ترین بخش از حیات و مظاهر آن می‌باشد. با کشف کامل توالی ژنوم انسان در سال 2001 هم‌اکنون دانشمندان بیوتکنولوژیست بدنبال شناسائی ژنهای مسئول صفتهای مختلف و نیز ژنهای مسئول نقائص گوناگون انسانی می‌باشند. تا به‌حال ژنهای مسئول ایجاد بیماریهای بسیاری شامل سرطانها، بیماریهای قلبی عروقی، تنفسی، روانی و… شناسائی شده‌اند.
با شناسائی تک‌تک این ژنها و سپس شناسائی پروتئینهای حاصله از این ژنها داروهای کاملاً انتخابی و مؤثر برای مقابله با یک بیماری ساخته می‌شوند (tailor made) این مبارزه در سطح پروتئین و فنوتیپ است راه دیگر مبارزه استفاده از ژن‌درمانی و Antisence است.
بیماریهای ژنتیکی بسیاری درحال حاضر بعنوان کاندید برای ژن‌درمانی درنظر گرفته شده‌اند.
تقریباً هرکدام از ما تعدادی ژن ناقص در بدن خود داریم که برخی از آنها خصوصیات خود را در فنوتیب ما آشکار نکرده‌اند و برخی دیگر کم یا زیاد خصوصیات خود را در فنوتیپ ما آشکار نموده‌اند تقریباً از هر 10 نفر یکنفر دارای اختلالات ژنتیکی تظاهر یافته می‌باشد. تقریباً 5% مراجعه کودکان به بیمارستانها بخاطر نقص در یک تک‌ژن می‌باشد.
بیماری هائی مانند سیستیک فیبروزیس، دسیتروفی عضلانی دوشن، بیماری سیستم عصبی هانتینگتون، تالاسمی، هموفیلی، کم‌خونی داسی شکل، سندروم لش نایهان lesch-Nyhan ، فنیل کتونوری و… جزو کاندیداهای ژن درمانی هستند.