دانلود مقاله بیوتکنولوژی‌ چیست‌؟

بیوتکنولوژی‌ چیست‌؟

گستردگی‌ و تنوع‌ کاربرد های‌ 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 میکروارگانیسم‌ ها 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 ارگانیسم‌ های‌ 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 سلول‌های‌ 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 میکروارگانیسم‌ ها و ارگانیسم‌ ها 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.

بیوتکنولوژی‌ 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.

تاریخچه‌ بیوتکنولوژی‌ ریشه‌ در تاریخ‌ دارد و تکوین‌ آن‌ از سالهای‌ 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.

جدول‌ 1 ـ تاریخچه‌ مختصر بیوتکنولوژی 3 و (4) 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.

کاربرد بیوتکنولوژی‌ در کشاورزی‌ یا بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ « Agbiotech »: عمده‌ترین‌ کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌ در کشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ کرد.

ـ ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها ـ ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ کننده‌ علف‌کشها ـ ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌ ـ ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌ ـ ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌ ـ ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری‌ ـ ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیکی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌ کشت‌ بالاتر ـ ایجاد گیاهان‌ و میوه‌های‌ دارای‌ زمان‌ ماندگاری‌ بیشتر همچنین‌ باید اضافه‌ کرد: ـ ایجاد دامهای‌ ترانسژنیک‌ که‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یا گوشت‌ کم‌چربی‌ و… هستند.

ـ ایجاد جانورانی‌ که‌ بعنوان‌ کارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واکسن‌ و دارو عمل‌ کنند ـ ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ که‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌کنند گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها باتوسعه‌ تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ دانشمندان‌ قادرند ژنهائی‌ از یک‌ موجود زنده‌ را به‌ موجود دیگری‌ انتقال‌ دهند.

در سال‌ 1990 اولین‌ گیاه‌ ترانس‌ژنیک‌ در مزرعه‌ واقعی‌ کشت‌ گردید و در 1993 FDA گیاهان‌ و غذاهای‌ ترانس‌ژنیک‌ را بعنوان‌ مواد اساساً بی‌ضرر معرفی‌ کرد.

هم‌اکنون‌ با استفاده‌ از این‌ تکنیکها ژن‌های‌ مربوط‌ به‌ تولید یک‌ پروتئین‌ سمی‌ (بتاتوکسین‌) از باکتری‌ باسیلوس‌ تورانجینسیس‌ به‌ گیاهان‌ متعددی‌ از قبیل‌ ذرت‌، پنبه‌ و سیب‌زمینی‌ و… انتقال‌ یافته‌ است‌ و بدینوسیله‌ این‌ گیاهان‌ به‌ حشراتی‌ که‌ علاقه‌ به‌ تغذیه‌ از آنها را دارند مقاوم‌ گشته‌اند.

چرا که‌ بمحض‌ استفاده‌ حشرات‌ از این‌ گیاه‌ بدلیل‌ نابودی‌ دستگاه‌ گوارش‌ آنها از بین‌ خواهند رفت‌.

هرساله‌ هزینه‌های‌ هنگفتی‌ بابت‌ مبارزه‌ شیمیائی‌ با این‌ آفات‌ صورت‌ می‌گیرد که‌ علاوه‌ بر هزینه‌بری‌ زیاد آلودگیهای‌ زیست‌محیطی‌ فراوانی‌ را به‌دنبال‌ دارد.

راندمان‌ این‌ مواد شیمیایی‌ نیز بدلیل‌ ایجاد مقاومت‌ در حشرات‌ در برابر سموم‌ بمرور پایین‌ آمده‌ است‌ و بهمین‌ خاطر نیاز به‌ تعویض‌ مکرر این‌ آفت‌کش‌ها وجود دارد.

هم‌اکنون‌ در آمریکا ذرت‌ و پنبه‌ و سیب‌زمینی‌ ترانس‌ژنیک‌ تا میزان‌ زیادی‌ مورد استقبال‌ واقع‌ شده‌ است‌ بطوریکه‌ تا سال‌ 1998 حدود 18% از ذرت‌ و 17% از پنبه‌ و 4% از سیب‌زمینی‌ کشت‌ داده‌ شده‌ در آمریکا از نوع‌ ترانس‌ژنیک‌ بوده‌ است‌ و هم‌اکنون‌ براساس‌ روند رشد موجود برآورد می‌شود که‌ بیش‌ از 50% غلات‌ کشت‌ داده‌ شده‌ در آمریکا از نوع‌ ترانس‌ژنیک‌ باشند.

(5) گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌ از مهمترین‌ بیماریهای‌ گیاهی‌ هستند که‌ علاوه‌ بر وارد کردن‌ خسارات‌ زیاد به‌ محصولات‌ کشاورزی‌ مانع‌ کشت‌ آن‌ها در بسیاری‌ از شرایط‌ آب‌ و هوائی‌ می‌شود.

باکلون‌ کردن‌ برخی‌ ژنهای‌ گیاهان‌ مقاوم‌ در گیاهان‌ حساس‌ مانند ژنهای‌ کیتنیاز و 1 و 3 گلوکاناز که‌ باعث‌ تخریب‌ دیواره‌ پلی‌ساکاریدی‌ قارچهای‌ پاتوژن‌ می‌شوند بیوتکنولوژیستها به‌ گیاهانی‌ دست‌ یافته‌اند که‌ مقاوم‌ به‌ قارچهای‌ پاتوژن‌ می‌باشند.

همچنین‌ باکلون‌ کردن‌ ژنهای‌ جانوری‌ و انجام‌ اقداماتی‌ شبیه‌ واکسیناسیون‌ می‌توان‌ به‌ گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ ویروس‌ نیز دست‌ یافت‌.

روشهای‌ مبارزه‌ بیولوژیک‌ بسیار متعدد و متنوع‌ بوده‌ و تنها موارد بالا تنها مثالهائی‌ از این‌ دست‌ می‌باشند.

(6) گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ علف‌کشها روشهای‌ رایج‌ مبارزه‌ با علفهای‌ هرز به‌نحوی‌ که‌ باید انتخابی‌ نیست‌ و علف‌کشها در موارد زیادی‌ علاوه‌ بر نابودی‌ علفها به‌ گیاهان‌ زراعی‌ نیز آسیب‌ می‌زنند.

بعنوان‌ مثال‌ Glyphosate که‌ یک‌ علف‌کش‌ کارآمدی‌ است‌ می‌تواند گیاهانی‌ را که‌ دارای‌ سیر متابولیکی‌ Shikamate هستند را نیز نابود کند.

بهمین‌ منظور بیوتکنولوژیستها با وارد کردن‌ ژن‌ مقاومت‌ گلیفوسیت‌ EPSP سنتتاز به‌ گیاهانی‌ مانند چغندرقند، سویا، پنبه‌، گوجه‌فرنگی‌ و تنباکو آنها را در برابر علف‌کشها مقاوم‌ کرده‌اند.

(7) گیاهان‌ تحمل‌ کننده‌ شرایط‌ سخت‌ ارزش‌ گیاهانی‌ که‌ بتوانند در خاکهای‌ شور با حرارت‌ بالا، سرمای‌ زیاد و… رشد کنند برکسی‌ پوشیده‌ نیست‌.

بیش‌ از 13 زمینهای‌ قابل‌ آبیاری‌ جهان‌ دارای‌ درصد غیرقابل‌ تحمل‌ نمک‌ در خود هستند.

بیوتکنولوژیستها با بررسی‌ گیاهانی‌ که‌ بصورت‌ خودرو در شرایط‌ سخت‌ مانند فشار اسمزی‌ بالا، سرمای‌ زیاد، گرمان‌ فراوان‌ و… رشد می‌کنند به‌ ژنهائی‌ دست‌ یافته‌اند که‌ عامل‌ مقاومت‌ این‌ گیاهان‌ در برابر این‌ شرایط‌ سخت‌ می‌باشد.

با انتقال‌ این‌ ژنها گیاهان‌ متعددی‌ تولید شده‌اند که‌ قادرند در خاکهای‌ نامناسب‌ با املاح‌ زیاد رشد کنند.

بعنوان‌ مثال‌ با انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ انتقال‌ یونهای‌ سدیم‌ بداخل‌ گیاهانی‌ مانند آرابیدوپسیس‌ سطح‌ تحمل‌ این‌ گیاه‌ تا 200 میلی‌ مولار نمک‌ افزایش‌ پیدا کرده‌ است‌.

همچنین‌ با خاموش‌ کردن‌ سیستم‌ بیان‌ ژنهای‌ سنتز اسیدهای‌ چرب‌تری‌ ئنوئیک‌ در گیاهان‌ بیوتکنولوژیستها توانسته‌اند تا این‌ گیاهان‌ را در دماهای‌ بالاتر از حد معمول‌ رشد دهند.

همچنین‌ با انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ تولید نوعی‌ پروتئین‌ ضدیخ‌ که‌ در ماهیهای‌ آب‌های‌ قطبی‌ یافت‌ می‌شود به‌ گیاهان‌ بسیاری‌، باعث‌ ایجاد مقاومت‌ در برابر سرمای‌ زیاد در این‌ گیاهان‌ شده‌اند.

(8) گیاهانی‌ که‌ دارای‌ ارزش‌ ویژه‌ای‌ هستند هرماده‌ با ارزشی‌ که‌ در درون‌ یک‌ گیاه‌ یا هر موجود زنده‌ دیگر ساخته‌ شده‌ و تجمع‌ می‌یابد بواسطه‌ عملکرد ژنهای‌ مسئول‌ سنتز آن‌ ماده‌ می‌باشد.

بیوتکنولوژیستها با شناسائی‌ این‌ ژنها و افزایش‌ قدرت‌ بیان‌ این‌ ژنها و یا افزایش‌ تعداد نسخه‌های‌ این‌ ژنها در یک‌ گیاه‌ می‌توانند گیاهان‌ و میوه‌هائی‌ کنند که‌ دارای‌ ارزشهای‌ غذائی‌ ویژه‌ای‌ هستند.

بهمین‌ سبب‌ اصلاح‌ جدید Nutritional Genomics وضع‌ شده‌ است‌ که‌ نشان‌ از کاربرد ژنها در بهبود تغذیه‌ انسان‌ و دام‌ دارد.

بعنوان‌ مثال‌ «برنج‌ طلائی‌» برنجی‌ است‌ که‌ دارای‌ مقادیر بسیار زیادی‌ از ویتامین‌ A می‌باشد.

این‌ برنج‌ مایه‌ امیدی‌ شده‌ است‌ برای‌ نجات‌ هزاران‌ آفریقائی‌ که‌ هرساله‌ در اثر کمبود ویتامین‌ A به‌ کوری‌ کامل‌ مبتلا می‌شوند.

همچنین‌ بدلیل‌ پایین‌ بودن‌ میکرونوترنیت‌ها در علوفه‌ دامها، انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ متراکم‌ ساختن‌ آنها در گیاهان‌ علوفه‌ای‌ نقش‌ مؤثری‌ در تغذیه‌ دامها و انسان‌ خواهد داشت‌.

(8) گیاهانی‌ که‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیکی‌ تغییر یافته‌ هستند افزایش‌ سرعت‌ رشد جمعیت‌ انسانی‌ در سالهای‌ اخیر برکسی‌ پوشیده‌ نیست‌، لیکن‌ افزایش‌ سرعت‌ تولید محصولات‌ کشاورزی‌ پابه‌پای‌ آن‌ رشد نکرده‌ است‌.

تا سال‌ 2020 نیاز به‌ افزایش‌ 40 درصدی‌ در راندمان‌ کشت‌ برنج‌ وجود دارد.

بیوتکنولوژیستها بدو طریق‌ باعث‌ کاهش‌ فاصله‌ این‌ دو مقوله‌ از یکدیگر خواهند شد.

اول‌ با افزایش‌ راندمان‌ کشت‌ محصولات‌ کشاورزی‌ در هرهکتار و دوم‌ با افزایش‌ سرعت‌ رشد گیاهان‌.

بعنوان‌ مثال‌ ژنهائی‌ که‌ مسئول‌ کنترل‌ قد در کوتاه‌ شدن‌ آن‌ در گیاهان‌ هستند بطور غیرمستقیم‌ باعث‌ افزایش‌ راندمان‌ محصول‌ می‌شوند.

با انتقال‌ این‌ ژنها در گونه‌های‌ فاقد آن‌ باعث‌ افزایش‌ راندمان‌ گردیده‌اند.

همچنین‌ با انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ فتوسنتز در ذرت‌ به‌ برنج‌ توانسته‌اند راندمان‌ تولید برنج‌ را تا 35% افزایش‌ دهند.

همچنین‌ با دستکاریهای‌ ژنتیکی‌ در سلولهای‌ درختانی‌ که‌ از چوب‌ آنها استفاده‌ می‌گردد باعث‌ افزایش‌ سرعت‌ رشد آن‌ها تاحد قابل‌ توجهی‌ شده‌اند که‌ این‌ امر می‌تواند روند تخریب‌ جنگلها را متوقف‌ سازد.

(8) گیاهان‌ و میوه‌هائی‌ که‌ دارای‌ زمان‌ ماندگاری‌ بیشتر هستند آیا قبول‌ دارید درصورتیکه‌ میوه‌هائی‌ مانند گوجه‌فرنگی‌ زمان‌ ماندگاری‌ بیشتری‌ داشته‌ باشند چقدر در کاهش‌ ضایعات‌ این‌ میوه‌ مؤثر خواهد بود.

بیوتکنولوژیستها با به‌ تأخیر انداختن‌ سرعت‌ رسیدن‌ گوجه‌فرنگی‌ به‌ این‌ امر دسترسی‌ پیدا کرده‌اند.

گیاهانی‌ که‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ یا پیشگیری‌ هستند بیوتکنولوژیستها با انتقال‌ ژنهای‌ سنتز پروتئینهای‌ مختلف‌ میکروبی‌ و انسانی‌ به‌ گیاهان‌ و تولید این‌ پروتئینها در گیاهان‌ دست‌ به‌ ابتکارات‌ مؤثری‌ زده‌اند.

بعنوان‌ مثال‌ تولید واکسنهای‌ مختلف‌ در گیاهان‌ و ایجاد میوه‌هائی‌ که‌ دارای‌ خاصیت‌ واکسیناسیون‌ هستند.

و یا امکان‌ تولید پروتئینهائی‌ مثل‌ انسولین‌ در گیاهان‌ که‌ در آینده‌ بسیار نزدیک‌ به‌ تحقق‌ خواهد پیوست‌ باعث‌ انقلابی‌ در این‌ زمینه‌ خواهد شد.

همچنین‌ گیاهان‌ بعنوان‌ ارگانیسم‌های‌ کاندید برای‌ تولید پروتئینهائی‌ مانند آنتی‌بادیها و آنزیمها و… در مقیاس‌ بسیار بالا در نظر گرفته‌ شده‌اند و عملاً کارآئی‌ خود را در این‌ زمینه‌ نشان‌ داده‌اند.

حیوانات‌ ترانسژنیک‌ امروزه‌ بدلیل‌ رشد روزافزون‌ جمعیت‌ نیاز به‌ مواد غذائی‌ اهمیت‌ بیشتری‌ پیدا کرده‌ است‌ و این‌ اهمیت‌ هنگامی‌ بیشتر می‌شود که‌ موضوع‌ کیفیت‌ نیز در کنار آن‌ مطرح‌ شود.

بیوتکنولوژیستها با دستکاری‌های‌ بدون‌ ضرر در ژنهای‌ حیواناتی‌ مانند گوسفند و گاو و ماهی‌ باعث‌ رشد سریع‌ آنها می‌شوند.

همچنین‌ با دستکاریهای‌ ژنتیکی‌ می‌توان‌ به‌ گوشت‌ کم‌چربی‌ و ترد دست‌ یافت‌ که‌ ارزش‌ غذائی‌ و سلامت‌ بخش‌ آن‌ بسیار بالا باشد.

با انتقال‌ ژنهای‌ مختلف‌ به‌ این‌ جانوران‌ می‌توان‌ آنها را غنی‌ از مواد خاصی‌ کرد.

اخیراً دانشمندان‌ ژاپنی‌ با انتقال‌ برخی‌ از ژنهای‌ گیاه‌ اسفناج‌ به‌ خوک‌ موجب‌ تولید گوشتی‌ شده‌اند که‌ دارای‌ برخی‌ خواص‌ استنتاج‌ نیز می‌باشد.

گاوهای‌ شیری‌ ترانس‌ژنیک‌ می‌توانند بعنوان‌ کارخانه‌های‌ تولید پروتئینها و واکسنها و آنتی‌بادیها عمل‌ کنند.

هم‌اکنون‌ این‌ روش‌ بصورت‌ کاربردی‌ در تولید بسیاری‌ از پروتئین‌ها بکار می‌رود.

بعنوان‌ مثال‌ گاو ترانسژنیک‌ حامل‌ ژن‌ لاکتوفرین‌ انسان‌ که‌ یک‌ پروتئین‌، حاوی‌ آهن‌ و ضروری‌ برای‌ رشد نوزادان‌ است‌ می‌تواند باتولید شیر نزدیک‌ به‌ شیر انسان‌ نیازهای‌ نوزادان‌ انسان‌ را تاحد زیادی‌ برآورده‌ کند.

یا بعنوان‌ مثال‌ بزهای‌ ترانسژنیک‌ می‌توانند در هر لیتر شیر بیش‌ از چهارگرم‌ آنتی‌بادی‌ مونوکلونال‌ تولید کنند که‌ ارزش‌ آن‌ بسیار بالا می‌باشد.

بدین‌ نحو با جایگزینی‌ تنها 10 بز ترانس‌ژنیک‌ بجای‌ یک‌ کارخانه‌ بزرگ‌ مدرن‌ می‌توان‌ به‌ یک‌ روش‌ کاملاً اقتصادی‌ دست‌ یافت‌.

(9) با دستکاری‌ ژنهای‌ تولید هورمون‌ رشد در ماهیها و افزایش‌ تولید این‌ هورمون‌ بصورت‌ طبیعی‌ به‌ ماهیهائی‌ دست‌ یافته‌اند که‌ دارای‌ سرعت‌ رشد بسیار بیشتری‌ از گونه‌ مشابه‌ خود هستند.

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: ـ تأثیر دگرگون‌ بخش‌ در امر پیشگیری‌ از بیماریهای‌ میکروبی‌، بیماری‌های‌ ژنتیکی‌، بیماریهای‌ تغذیه‌ای‌ و متابولیسمی‌ و بیماریهای‌ روحی‌روانی‌ و… ـ تأثیر دگرگون‌ بخش‌ در امر درمان‌ بیماریهای‌ عفونی‌، ژنتیکی‌، سوءتغذیه‌ و متابولیسم‌ و نازائی‌ ـ تأثیر دگرگون‌ بخش‌ در پزشکی‌ قانونی‌ ـ 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.

بیماریهائی‌ مانند سیستیک‌ فیبروزیس‌، دسیتروفی‌ عضلانی‌ دوشن‌، بیماری‌ سیستم‌ عصبی‌ هانتینگتون‌، تالاسمی‌، هموفیلی‌، کم‌خونی‌ داسی‌ شکل‌، سندروم‌ لش‌ ـ نایهان‌ lesch-Nyhan ، فنیل‌ کتونوری‌ و… جزو کاندیداهای‌ ژن‌ درمانی‌ هستند.

بیشتر توجه‌ در ژن‌ درمانی‌ متوجه‌ بیماریهای‌ ژنتیکی‌ - متابولیکی‌ است‌ که‌ نقص‌ یک‌ ژن‌ باعث‌ عدم‌ سنتز یا سنتز ناقص‌ یک‌ پروتئین‌ و عدم‌ انجام‌ یک‌ فرآیند شیمیائی‌ می‌شود.

فرآیند ژن‌ درمانی‌ می‌تواند بر روی‌ سلولهای‌ سوماتیک‌ بدن‌ صورت‌ گیرد و یا بر روی‌ سلولهای‌ زایا صورت‌ گیرد که‌ در اینصورت‌ صفت‌ اصلاح‌ شده‌ به‌ نسل‌ بعد نیز منتقل‌ می‌شود.

در فرآیند ژن‌ درمانی‌ معمولاً از قطعات‌ ژن‌ سالم‌ ساختگی‌ بهره‌ گرفته‌ می‌شود.

تکنولوژی‌ دیگری‌ که‌ استفاده‌ می‌شود آنتی‌ سنس‌ است‌ که‌ در آن‌ از قطعات‌ اسیدهای‌ نوکلئیک‌ DNA و RNA یا ترکیبات‌ آنالوگ‌ آنها استفاده‌ می‌شود و بدین‌ترتیب‌ اتصال‌ احتمالی‌ این‌ قطعات‌ به‌ محل‌ موردنظر مانع‌ بیان‌ یک‌ ژن‌ ناقص‌ و یا تولید یک‌ پروتئین‌ مضر می‌گردد.

(10) و (11) واکسنهای‌ نوترکیب‌ می‌توان‌ گفت‌ که‌ در تولید همه‌گونه‌ از واکسنها از تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ بهره‌گرفته‌ شده‌ و می‌شود.

لیکن‌ اوج‌ توانمندیهای‌ بیوتکنولوژی‌ نوین‌ را می‌توان‌ در واکسنهای‌ نوترکیب‌ نسل‌ چهارم‌ (و نیز DNA واکسنها) مشاهده‌ کرد.

تابحال‌ برای‌ تولید واکسنها از میکروارگانیسم‌های‌ ضعیف‌ شده‌ یا کشته‌ شده‌ یا اجزاء آنها که‌ بصورت‌ طبیعی‌ از آنها استخراج‌ می‌شدند استفاده‌ می‌شد و این‌ امر در موارد قابل‌ توجهی‌ باعث‌ ایجاد عوارض‌ جانبی‌ در افراد می‌گردید.

لیکن‌ باتوسعه‌ تکنیکهای‌ DNA نوترکیب‌، واکسنهای‌ نسل‌ چهارم‌ تولید شدند که‌ در آن‌ها تنها از جزء مؤثر در ایجاد ایمنی‌ (جزء ایمونوژن‌) میکروارگانیسم‌ها استفاده‌ می‌شود.

نمونه‌ آن‌ واکسن‌ ساب‌یونیتی‌ مؤثر در برابر هپاتیت‌ B می‌باشد.

فرآیند تولید یک‌ واکسن‌ نوترکیب‌ بسیار طولانی‌ و پیچیده‌ می‌باشد.

در ابتدا بیوتکنولوژیستها باید ایمونوژن‌ترین‌ جزء میکروارگانیسم‌ها را که‌ معمولاً پروتئینها یا گلیکوپرتئینهای‌ غشائی‌ هستند طبق‌ فرآیندهای‌ بسیار طولانی‌ و پیچیده‌ شناسائی‌ کنند و پس‌ از آن‌ با شناسائی‌ محل‌ و توالی‌ ژن‌ آن‌ در ژنوم‌ میکروارگانیسم‌ اقدام‌ به‌ تکثیر آن‌ بخش‌ کرده‌ و قطعات‌ تکثیر شده‌ را درون‌ پلاسمیدهای‌ ویژه‌ کلونینگ‌ قرار دهند و سپس‌ اقدام‌ به‌ انتقال‌ پلاسمیدهای‌ نوترکیب‌ به‌ سلول‌ میزبان‌ مناسب‌ برای‌ تولید آن‌ پروتئین‌ بنمایند.

درصورت‌ موفقیت‌ در تولید اقتصادی‌ یک‌ پروتئین‌ کاندید برای‌ واکسن‌ یک‌ بانک‌ سلولی‌ و یک‌ بانک‌ پلاسمید از سلولهای‌ نوترکیب‌ ایجاد شده‌ و ساختارهای‌ پلاسمیدی‌ آنها ایجاد می‌شود که‌ برای‌ مراحل‌ بعد مورد استفاده‌ قرار گیرد.

برای‌ تأیید این‌ واکسن‌ از نظر مؤثر بودن‌، کارآئی‌ و بی‌ضرر بودن‌ برای‌ انسان‌ (یا دام‌) (ClinicalTrials) مراحل‌ زیادی‌ باید طی‌ شود که‌ چندین‌ سال‌ بطول‌ می‌کشد.

برای‌ تولید صنعتی‌ و تجاری‌ یک‌ واکسن‌ نیاز به‌ سرمایه‌گذاری‌ فراوانی‌ می‌باشد.

بخشی‌ از این‌ سرمایه‌گذاری‌ باید برای‌ ایجاد یک‌ محیط‌ کاملاً استاندارد مطابق‌ با شرایط‌ (Good Manufacturing Practices) GMP و تسهیلات‌ و تأسیسات‌ استاندارد مطابق‌ با GMP و افراد کاملاً متخصص‌ و آموزش‌ دیده‌ و ایجاد یک‌ سیستم‌ با ثبات‌ حفظ‌ کیفیت‌ گردد.

واکسنهای‌ DNA با پیشرفت‌ تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ نسل‌ بعدی‌ واکسنها پیشنهاد شدند که‌ در آنها بجای‌ تولید بخش‌ ایمونوژن‌ عامل‌ بیماریزا در کارخانه‌ها با ارسال‌ اطلاعات‌ ژنتیکی‌ (DNA) لازم‌ برای‌ تولید این‌ اجزاء درون‌ سلولهای‌ بدن‌ به‌ تولید این‌ ایمونوژنها در بدن‌ پرداخته‌ می‌شود.

از مهمترین‌ مزایای‌ این‌ واکسنها درعین‌ مشکل‌ بودن‌ طراحی‌ و تولید آنها پایدار بودن‌ ایمنی‌ حاصله‌ و کنترل‌ بیشتر بر نحوه‌ ایمنی‌زائی‌ در بدن‌ می‌باشد.

بیومدسین‌ یا بیوفارماسئوتیکال‌ بسیاری‌ از بیماریهای‌ رایج‌ انسانی‌ بدلیل‌ نقص‌ ژنتیکی‌ در تولید یک‌ پروتئین‌ فانکشنال‌ در سلولهای‌ بدن‌ می‌باشد.

این‌ بیماری‌ها که‌ شیوع‌ زیادی‌ در جوامع‌ انسانی‌ دارند اغلب‌ دارای‌ آثار اقتصادی‌ - اجتماعی‌ بیشتری‌ نسبت‌ به‌ سایر بیماریها هستند.

بعنوان‌ مثال‌ بیماریهائی‌ مانند هموفیلی‌، تالاسمی‌، کم‌خونی‌ها، انواع‌ نقص‌های‌ سیستم‌ ایمنی‌، اختلالات‌ رشد و دیابت‌ و… با پیشرفتهای‌ اخیر در زمینه‌ علوم‌ زیستی‌ بیوتکنولوژیستها قادر شده‌اند تا با شناسائی‌ این‌ اختلالات‌ و ژن‌های‌ مربوطه‌ به‌ تولید پروتئینهایی‌ بپردازند که‌ بدن‌ این‌ بیماران‌ قادر به‌ تولید آنها نیست‌ یا میزان‌ تولید آنها کافی‌ نیست‌.

از جمله‌ این‌ پروتئینها می‌توان‌ به‌ انواع‌ فاکتورهای‌ خونی‌، اریتروپوئیتین‌، انواع‌ اینترلوکین‌ها، انواع‌ هورمونها مانند انسولین‌، هورمون‌ رشد اشاره‌ کرد که‌ درحال‌ حاضر در کارخانه‌های‌ بیوتک‌ در مقیاس‌ صنعتی‌ درحال‌ تولید هستند.

تولید این‌ پروتئینها هرچند که‌ هزینه‌بری‌ زیادی‌ را بهمراه‌ دارد اما باعث‌ کاهش‌ چشمگیر مرگ‌ومیر ناشی‌ از اختلالات‌ ژنتیکی‌ شده‌ است‌.

بازار تولید این‌ مواد درحال‌ حاضر بالغ‌ بر میلیاردها دلار است‌ و دارای‌ رشد روزافزونی‌ نیز می‌باشد.

درحالیکه‌ رشد سالانه‌ صنعت‌ دارو 3% می‌باشد، رشد سالانه‌ صنعت‌ داروهای‌ بیوتکنولوژی‌ 25% می‌باشد.

ژنومیکس‌ Genomics پروژه‌ ژنوم‌ انسانی‌ بزرگترین‌ و باارزش‌ترین‌ پروژه‌ در علوم‌زیستی‌ بوده‌ است‌ که‌ تابحال‌ اجرا شده‌ و در حقیقات‌ منشاء پدید آمدن‌ علم‌ ژنومیکس‌ نیز محسوب‌ می‌شود.

HGP باهدف‌ تعیین‌ توالی‌ ژنوم‌ (محتوای‌ ژنتیکی‌) انسان‌ در سال‌ 1996 شروع‌ شده‌ و درسال‌ 2001 با اتمام‌ نسخه‌ اولیه‌ به‌ اوج‌ خود رسید .

با کامل‌ شدن‌ پروژه‌ ژنوم‌ انسان‌ دانشمندان‌ به‌ محل‌ دقیق‌ ژنهای‌ انسان‌ پی‌خواهند برد و با شناسائی‌ ژنوتیب‌ مربوط‌ به‌ تمام‌ جنبه‌های‌ فنوتیپ‌ انسان‌ به‌ کلید اصلی‌ صفات‌ انسانی‌ دست‌ پیدا خواهند کرد.

شناسائی‌ این‌ ژنها دانشمندان‌ را قادر خواهد ساخت‌ که‌ به‌ رفع‌ تمام‌ نقائص‌ ژنتیکی‌ انسانها بپردازند و نیز منشاء تمام‌ حالات‌ جسمی‌ و روحی‌ و رفتاری‌ انسان‌ را شناسائی‌ کرده‌ و در دست‌ خود بگیرند.

هم‌اکنون‌ ژنهای‌ جدیدی‌ برای‌ اختلالات‌ جسمی‌ و حتی‌ روحی‌ مانند بیماریهای‌ قلبی‌ و عروقی‌، اسیکزوفرنی‌ و… شناسائی‌ شده‌ است‌ و پیمودن‌ این‌ راه‌ باسرعت‌ هرچه‌ تمام‌ ادامه‌ دارد.

اینک‌ قدمهای‌ زیادی‌ به‌ انتهای‌ این‌ مرحله‌ سرنوشت‌ساز از تاریخ‌ بشر باقی‌ نمانده‌ است‌ و همگی‌ دانشمندان‌ منتظر به‌ثمر رسیدن‌ دستاوردهای‌ این‌ پروژه‌ در آینده‌ بسیار نزدیک‌ می‌باشند.

یکی‌ از ابزارها و شاخه‌های‌ بیوتکنولوژی‌ که‌ اخیراً به‌ شکوفائی‌ رسیده‌ است‌ بیوانفورماتیک‌ می‌باشد که‌ کار تجزیه‌ و تحلیل‌ داده‌های‌ بدست‌ آمده‌ از HGP و… را انجام‌ داده‌ و آنها را تبدیل‌ به‌ اطلاعات‌ باارزش‌ و قابل‌ استفاده‌ برای‌ دانشمندان‌ مختلف‌ می‌نماید.

موضوع‌ مرتبط‌ با این‌ امر موضوع‌ کشف‌ SNP ها می‌باشد.

SNP ها تفاوت‌های‌ تک‌نوکلئوتیدی‌ هستند که‌ بین‌ دو فرد، از نظر یک‌ ژن‌ بین‌ آنها وجود دارد.

شناسائی‌ این‌ تفاوتها ارزش‌ فراوانی‌ دارد.

چراکه‌ بطور مثال‌ فردی‌ که‌ دارای‌ هوش‌ بیشتر یا دندان‌ مستحکمتر نسبت‌ به‌ فرد دیگری‌ است‌ ممکن‌ است‌ تنها در یک‌ نوکلئوتید از یک‌ ژن‌ با یکدیگر تفاوت‌ داشته‌ باشند و شناسائی‌ مکان‌ و نوع‌ این‌ تفاوت‌ ارزش‌ اقتصادی‌ زیادی‌ برای‌ کاشف‌ و انحصارگر آن‌ دارد.

بهمین‌ دلیل‌ هم‌اکنون‌ شکارچیان‌ ژن‌ درحال‌ شناسایی‌ قوم‌ها و نژادهائی‌ هستند که‌ در یک‌ یا چند زمینه‌ خاص‌ دارای‌ خصوصیات‌ برتر می‌باشند.

پروتئومیکس‌ Proteomics دنیای‌ پروتئومیکس‌ دنیای‌ بی‌انتهائی‌ است‌ که‌ ما هم‌اکنون‌ در روزنه‌ ورودی‌ آن‌ قرار گرفته‌ایم‌.

دانشمندان‌ بعد از استخراج‌ اطلاعات‌ ژنوم‌ انسانی‌ به‌ کاربرد آن‌ در حوزه‌ پروتئومیکس‌ می‌اندیشند.

در پروتئومیکس‌ دانشمندان‌ براساس‌ اصل‌ یک‌ پروتئین‌ یک‌ ژن‌ بدنبال‌ یافتن‌ کلیه‌ پروتئین‌های‌ تولید شده‌ در بدن‌ انسان‌ و ربط‌ آن‌ به‌ یک‌ ژن‌ هستند.

پس‌ از اتمام‌ پروژه‌ پروتئومیکس‌ که‌ حتی‌ بسیار بزرگتر و طولانی‌تر و پرابعادتر از پروژه‌ ژنومیکس‌ خواهد بود می‌توان‌ گفت‌ که‌ انسان‌ به‌ عمده‌ اطلاعات‌ حیاتی‌ لازم‌ در مورد خود دست‌ یافته‌ است‌ و پس‌ از کاربرد این‌ اطلاعات‌ در طراحی‌ داروها و فرآیندهای‌ مناسب‌ تقریباً قادر به‌ مبارزه‌ با هر بیماری‌ و هر اختلال‌ در بدن‌ خود خواهد بود و حتی‌ قادر به‌ پیشگیری‌ از اکثر آنها خواهد شد.

مرحله‌ بعد از (و حتی‌ همگام‌ با) پروتئؤمیکس‌ طراحی‌ داروهای‌ بیولوژیک‌ می‌باشد که‌ دانشمندان‌ را قادر می‌سازد پروتئینهای‌ مزاحم‌ یا ناقص‌ را خنثی‌ کنند یا تولید پروتئینهای‌ ضروری‌ در بدن‌ را باعث‌ شوند.

بازار پروتئومیکس‌ برعکس‌ ژنومیکس‌ بسیار گسترده‌تر و غیر متمرکز بوده‌ و هم‌اکنون‌ بسیاری‌ از کشورها حتی‌ کشورهای‌ جهان‌ سوم‌ مثل‌ برزیل‌ نیز قدم‌ به‌ این‌ عرصه‌ گذاشته‌اند.

کلونینگ‌ انسان‌ از زمانی‌ که‌ دانشمندان‌ با ابداع‌ روش‌ جدید همانندسازی‌ گوسفندی‌ بنام‌ دالی‌ را خلق‌ کردند امیدها و نگرانیهای‌ زیادی‌ در جوامع‌ انسانی‌ بوجود آمد.

بیوتکنولوژیستها توانستند با انتقال‌ محتوای‌ ژنتیکی‌ یک‌ سلول‌ سوماتیک‌ به‌ یک‌ سلول‌ تخم‌ که‌ محتوای‌ ژنتیکی‌ آن‌ تخلیه‌ شده‌ بود به‌ تولید موجوداتی‌ کاملاً مشابه‌ موجود دالی‌ دست‌ یابند.

بازار این‌ فناوری‌ در تکثیر دام‌هایی‌ با خصوصیات‌ ویژه‌ مانند شیر زیاد یا گوشت‌ مناسب‌ بسیار گسترده‌ است‌.

با اینحال‌ کشیده‌ شدن‌ این‌ بحث‌ به‌ همانندسازی‌ انسان‌ نگرانیهائی‌ را در کشورهای‌ مختلف‌ بوجود آمده‌ است‌.

موضوع‌ مرتبط‌ با این‌ امر تولید موجودات‌ یا ارگانهای‌ انسانی‌ از سلولهای‌ ریشه‌ای‌ جنین‌ می‌باشد که‌ همانند کلونینگ‌ دارای‌ مخالفان‌ و موافقان‌ خاص‌ خود می‌باشد.

تراشه‌های‌ زیستی‌ تراشه‌های‌ زیستی‌ مانند DNA Chips از کاربردهای‌ نوین‌ و بسیار اغواگر بیوتکنولوژی‌ می‌باشد.

در یکی‌ از این‌ کاربردها دانشمندان‌ توانسته‌اند با استفاده‌ از رشته‌های‌ DNA به‌ تولید تراشه‌هائی‌ دست‌ بزنند که‌ سرعت‌ پردازش‌ اطلاعات‌ در آنها در مقایسه‌ با حجم‌ کوچک‌ آنها بسیار بیش‌ از تراشه‌های‌ معمولی‌ می‌باشد.

از کاربردهای‌ دیگر و اصلی‌ تراشه‌های‌ زیستی‌ دو مورد DNA Chips و DNA Microarray می‌باشد.

DNA Chips : در این‌ تکنولوژی‌ بیوتکنولوژیستها با ساختن‌ قطعات‌ الیگو نوکلئوتیدی‌ 20 تا 80 نوکلئوتیدی‌ با توالی‌های‌ متفاوت‌ و تثبیت‌ آن‌ بصورت‌ آرایشی‌ از نقاط‌ بسیار ریز (کمتر از 300 میکرون‌) بر روی‌ بستر مناسب‌ (مانند نیتروسلولز یا برخی‌ فلزات‌ و مواد پلاستیکی‌) و سپس‌ مجاور کردن‌ نمونه‌های‌ DNA مجهول‌ با این‌ نقاط‌ تثبیت‌ شده‌ شرایط‌ یک‌ واکنش‌ هیبریدیزاسیون‌ را بوجود می‌آورند.

در صورتیکه‌ بین‌ سکانس‌ مجهول‌ و سکانس‌ معلوم‌ هر یک‌ از الیکونوکلئوتیدها واکنش‌ هیبریداسیون‌ صورت‌ گیرد می‌توان‌ پی‌به‌ سکانس‌ DNA مجهول‌ برد.

از این‌ روش‌ همچنین‌ برای‌ تعیین‌ میزان‌ بیان‌ پروتئین‌ یا فراوانی‌ نیز استفاده‌ می‌شود.

این‌ روش‌ توسط‌ شرکت‌ Affymetryx ابداع‌ شده‌ است‌.

DNA Microarray : در این‌ تکنولوژی‌ پروب‌ cDNA (با طول‌ بین‌ 500 تا 5000 باز) بر روی‌ بستر جامد مناسب‌ تثبیت‌ بود و سپس‌ این‌ نقاط‌ تثبیت‌ شده‌ در معرض‌ نمونه‌های‌ DNA مجهول‌ قرار می‌گیرد.

این‌ روش‌ در دانشگاه‌ استانفورد ابداع‌ شده‌ است‌.

کاربرد هر دو روش‌ که‌ تاحد زیادی‌ مشابه‌ هم‌ هستند در کشف‌ ژن‌ها، در تشخیص‌ بیماریها، در علم‌ فارماکوژنومیک‌ و در علم‌ توکیکوژونومیک‌ و….

می‌باشد.

منـابـع‌ 1ـ بولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شماره‌ 1 2ـ روزنامه‌ اطلاعات‌ شماره‌ 21305 مقاله‌ بیوتکنولوژی‌ آینده‌ ما از احمد عاصمی‌نیا 3ـ بولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شماره‌ 4 4ـ تاریخچه‌ بیوتکنولوژی‌ از سایت‌ www.bio.org 5ـ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ از سایت‌ biotech.about.com 6ـ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ - گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌ از سایت‌ www.biotech-info.net 7ـ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ - گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ علف‌کش‌ها از سایت‌ www.biotech-info.net 8ـ کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ www.biotech-info.net 9ـ بولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شماره‌ 4 10ـ ژن‌ درمانی‌ از سایت‌ biotech.about.com 11ـ بولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شماره‌ 2 12ـ گزارش‌ سال‌ 2000 ارنست‌ اند یانگ‌ از بیوتکنولوژی‌ 2000 آمریکا و اروپا منبع مقاله : http://www.iranbiotech.com