Geschichte der Biotechnologie - History of biotechnology

Das Brauen war ein frühes Beispiel für Biotechnologie

Biotechnologie ist die Anwendung wissenschaftlicher und technischer Prinzipien auf die Verarbeitung von Materialien durch biologische Arbeitsstoffe zur Bereitstellung von Waren und Dienstleistungen. Die Biotechnologie hat von Anfang an eine enge Beziehung zur Gesellschaft gepflegt. Obwohl die Biotechnologie heute am häufigsten mit der Entwicklung von Arzneimitteln in Verbindung gebracht wird , wurde sie in der Vergangenheit hauptsächlich mit Lebensmitteln in Verbindung gebracht, um Themen wie Unterernährung und Hungersnot anzugehen . Die Geschichte der Biotechnologie beginnt mit der Zymotechnologie , die mit einem Schwerpunkt auf Brauverfahren für Bier begann. Bis zum Ersten Weltkrieg würde sich die Zymotechnologie jedoch ausweiten, um größere industrielle Probleme anzugehen, und das Potenzial der industriellen Fermentation führte zur Biotechnologie. Sowohl das Einzelzellprotein- als auch das Gasohol-Projekt scheiterten jedoch an unterschiedlichen Themen wie öffentlichem Widerstand, einer sich verändernden Wirtschaftsszene und politischen Machtverschiebungen.

Die Bildung eines neuen Feldes, der Gentechnik , würde die Biotechnologie jedoch bald an die Spitze der Wissenschaft in der Gesellschaft bringen, und die enge Beziehung zwischen der wissenschaftlichen Gemeinschaft, der Öffentlichkeit und der Regierung würde sich ergeben. Diese Debatten wurden 1975 auf der Asilomar-Konferenz bekannt , auf der Joshua Lederberg der ausgesprochenste Befürworter dieses aufstrebenden Gebiets der Biotechnologie war. Bereits 1978, mit der Entwicklung von synthetischem Humaninsulin , würden sich Lederbergs Behauptungen als gültig erweisen, und die Biotechnologieindustrie wuchs schnell. Jeder neue wissenschaftliche Fortschritt wurde zu einem Medienereignis, um die öffentliche Unterstützung zu gewinnen, und in den 1980er Jahren entwickelte sich die Biotechnologie zu einer vielversprechenden realen Industrie. 1988 waren nur fünf Proteine ​​aus gentechnisch veränderten Zellen von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als Arzneimittel zugelassen worden, aber diese Zahl würde bis Ende der neunziger Jahre auf über 125 ansteigen.

Das Gebiet der Gentechnik bleibt in der heutigen Gesellschaft mit dem Aufkommen von Gentherapie , Stammzellforschung , Klonen und gentechnisch veränderten Lebensmitteln ein heißes Diskussionsthema . Während es heutzutage nur natürlich erscheint, Arzneimittel als Lösungen für gesundheitliche und gesellschaftliche Probleme zu verknüpfen, begann diese Beziehung der Biotechnologie, die den sozialen Bedürfnissen dient, vor Jahrhunderten.

Ursprünge der Biotechnologie

Die Biotechnologie entstand aus dem Bereich der Zymotechnologie oder Zymurgie, die als Suche nach einem besseren Verständnis der industriellen Fermentation, insbesondere des Bieres, begann. Bier war ein wichtiges industrielles und nicht nur soziales Gut. Im Deutschland des späten 19. Jahrhunderts trug das Brauen ebenso viel zum Bruttosozialprodukt bei wie Stahl, und die Steuern auf Alkohol erwiesen sich als bedeutende Einnahmequellen für die Regierung. In den 1860er Jahren widmeten sich Institute und Vergütungsberatungen der Brautechnologie. Am bekanntesten war das 1875 gegründete private Carlsberg-Institut, in dem Emil Christian Hansen beschäftigt war, der Pionierarbeit für das reine Hefeprozess zur zuverlässigen Herstellung von konsistentem Bier leistete. Weniger bekannt waren private Beratungsunternehmen, die die Brauindustrie berieten. Eines davon, das Zymotechnic Institute, wurde in Chicago vom in Deutschland geborenen Chemiker John Ewald Siebel gegründet.

Die Blütezeit und Ausweitung der Zymotechnologie erfolgte im Ersten Weltkrieg als Reaktion auf die industriellen Bedürfnisse zur Unterstützung des Krieges. Max Delbrück baute während des Krieges Hefe in immensem Umfang an, um 60 Prozent des deutschen Tierfutterbedarfs zu decken. Verbindungen eines anderen Fermentationsprodukts, Milchsäure , glichen einen Mangel an Hydraulikflüssigkeit, Glycerin, aus . Auf alliierter Seite setzte der russische Chemiker Chaim Weizmann Stärke ein, um den britischen Mangel an Aceton , einem wichtigen Rohstoff für Cordit , durch Fermentation von Mais zu Aceton zu beseitigen . Das industrielle Potenzial der Fermentation wuchs aus seiner traditionellen Heimat beim Brauen heraus, und die "Zymotechnologie" machte bald der "Biotechnologie" Platz.

Einige träumten von einer neuen industriellen Lösung, da sich die Nahrungsmittelknappheit ausbreitete und die Ressourcen schwanden. Der Ungar Károly Ereky prägte 1919 in Ungarn das Wort "Biotechnologie", um eine Technologie zu beschreiben, die auf der Umwandlung von Rohstoffen in ein nützlicheres Produkt basiert. Er baute einen Schlachthof für tausend Schweine und eine Mastfarm mit Platz für 50.000 Schweine, in der jährlich über 100.000 Schweine aufgezogen wurden. Das Unternehmen war riesig und entwickelte sich zu einem der größten und profitabelsten Fleisch- und Fettunternehmen der Welt. In einem Buch mit dem Titel Biotechnologie entwickelte Ereky ein Thema weiter, das im Laufe des 20. Jahrhunderts wiederholt werden sollte: Die Biotechnologie könnte Lösungen für gesellschaftliche Krisen wie Nahrungsmittel- und Energieknappheit bieten. Für Ereky bezeichnet der Begriff "Biotechnologie" den Prozess, mit dem Rohstoffe biologisch zu sozial nützlichen Produkten aufgewertet werden können.

Dieses Schlagwort verbreitete sich schnell nach dem Ersten Weltkrieg, als "Biotechnologie" in deutsche Wörterbücher eintrat und von geschäftshungrigen privaten Beratungsunternehmen bis in die USA im Ausland aufgenommen wurde. In Chicago beispielsweise ermutigte das Verbot am Ende des Ersten Weltkriegs die biologische Industrie, Möglichkeiten für neue Fermentationsprodukte zu schaffen, insbesondere für einen Markt für alkoholfreie Getränke. Emil Siebel, der Sohn des Gründers des Zymotechnischen Instituts, löste sich von der Firma seines Vaters und gründete sein eigenes "Bureau of Biotechnology", das speziell Fachwissen zu fermentierten alkoholfreien Getränken anbot.

Der Glaube, dass die Bedürfnisse einer Industriegesellschaft durch Fermentation landwirtschaftlicher Abfälle gedeckt werden könnten, war ein wichtiger Bestandteil der "chemurgischen Bewegung". Fermentationsbasierte Prozesse erzeugten Produkte von immer größerem Nutzen. In den 1940er Jahren war Penicillin das dramatischste. Während es in England entdeckt wurde, wurde es in den USA industriell unter Verwendung eines tiefen Fermentationsverfahrens hergestellt, das ursprünglich in Peoria, Illinois, entwickelt wurde. Die enormen Gewinne und die öffentlichen Erwartungen, die Penicillin mit sich brachte, führten zu einer radikalen Veränderung des Ansehens der Pharmaindustrie. Ärzte verwendeten den Ausdruck "Wunderdroge", und der Historiker seines Kriegsgebrauchs, David Adams, hat vorgeschlagen, dass Penicillin für die Öffentlichkeit die perfekte Gesundheit darstellt, die mit dem Auto und dem Traumhaus der amerikanischen Kriegswerbung zusammenpasst. Ab den 1950er Jahren war die Fermentationstechnologie auch so weit fortgeschritten, dass Steroide in industriell bedeutendem Maßstab hergestellt werden konnten. Von besonderer Bedeutung war die verbesserte Semisynthese von Cortison, die die alte 31-Stufen-Synthese auf 11 Stufen vereinfachte. Es wurde geschätzt, dass dieser Fortschritt die Kosten des Arzneimittels um 70% senkt, wodurch das Arzneimittel kostengünstig und verfügbar wird. Die Biotechnologie spielt auch heute noch eine zentrale Rolle bei der Herstellung dieser Verbindungen und wird dies wahrscheinlich in den kommenden Jahren tun.

Penicillin wurde als Wundermittel angesehen, das enorme Gewinne und öffentliche Erwartungen brachte.

Einzelzell-Protein- und Gasohol-Projekte

Noch größere Erwartungen an die Biotechnologie wurden in den 1960er Jahren durch einen Prozess geweckt, bei dem einzelliges Protein gezüchtet wurde. Als die sogenannte Proteinlücke den Welthunger bedrohte, schien die lokale Herstellung von Lebensmitteln durch Anbau aus Abfall eine Lösung zu bieten. Es waren die Möglichkeiten, Mikroorganismen auf Öl zu züchten, die die Fantasie von Wissenschaftlern, politischen Entscheidungsträgern und dem Handel erregten. Große Unternehmen wie British Petroleum (BP) haben ihre Zukunft darauf gesetzt. 1962 baute BP in Cap de Lavera in Südfrankreich eine Pilotanlage, um sein Produkt Toprina bekannt zu machen. Erste Forschungsarbeiten in Lavera wurden von Alfred Champagnat durchgeführt . 1963 wurde mit dem Bau der zweiten Pilotanlage von BP in der britischen Ölraffinerie Grangemouth begonnen .

Da es keinen allgemein akzeptierten Begriff zur Beschreibung der neuen Lebensmittel gab, wurde 1966 am MIT der Begriff " Einzelzellprotein " (SCP) geprägt , um einen akzeptablen und aufregenden neuen Titel zu erhalten und die unangenehmen Konnotationen von mikrobiell oder bakteriell zu vermeiden.

Die Idee "Lebensmittel aus Öl" wurde in den 1970er Jahren sehr populär, als in einer Reihe von Ländern Einrichtungen für den Anbau von Hefe gebaut wurden, die mit n- Paraffinen gefüttert wurde . Besonders begeistert waren die Sowjets, die neben ihren Ölraffinerien in Kstovo (1973) und Kirishi (1974) große "BVK" -Anlagen ( belkovo-vitaminny kontsentrat , dh "Protein-Vitamin-Konzentrat" ) eröffneten.

In den späten 1970er Jahren hatte sich das kulturelle Klima jedoch vollständig verändert, da das Interesse an SCP vor dem Hintergrund einer sich wandelnden Wirtschafts- und Kulturszene zugenommen hatte (136). Erstens stieg der Ölpreis 1974 katastrophal an, so dass die Kosten pro Barrel fünfmal höher waren als vor zwei Jahren. Zweitens verlagerte sich trotz des anhaltenden Hungers auf der ganzen Welt die erwartete Nachfrage von Menschen auf Tiere. Das Programm hatte mit der Vision begonnen, Lebensmittel für Menschen in der Dritten Welt anzubauen. Stattdessen wurde das Produkt als Tierfutter für die Industrieländer eingeführt. Die schnell steigende Nachfrage nach Tierfutter ließ diesen Markt wirtschaftlich attraktiver erscheinen. Der endgültige Untergang des SCP-Projekts war jedoch auf öffentlichen Widerstand zurückzuführen.

Dies war besonders lautstark in Japan, wo die Produktion der Verwirklichung am nächsten kam. Bei aller Begeisterung für Innovationen und traditionellem Interesse an mikrobiologisch hergestellten Lebensmitteln waren die Japaner die ersten, die die Produktion von einzelligen Proteinen verboten haben. Die Japaner waren letztendlich nicht in der Lage, die Idee ihrer neuen "natürlichen" Lebensmittel von der weit entfernten natürlichen Konnotation von Öl zu trennen. Diese Argumente wurden vor dem Hintergrund des Verdachts der Schwerindustrie vorgebracht , in dem die Besorgnis über winzige Spuren von Erdöl zum Ausdruck kam. Der öffentliche Widerstand gegen ein unnatürliches Produkt führte daher zum Ende des SCP-Projekts, um den Welthunger zu lösen.

1989 veranlasste die Regierung in der UdSSR aufgrund der öffentlichen Umweltbedenken die Regierung, alle acht mit Paraffin gefütterten Hefepflanzen, die das sowjetische Ministerium für mikrobiologische Industrie zu diesem Zeitpunkt hatte, zu schließen (oder auf andere Technologien umzustellen).

In den späten 1970er Jahren bot die Biotechnologie eine weitere mögliche Lösung für eine gesellschaftliche Krise. Die Eskalation des Ölpreises im Jahr 1974 verzehnfachte die Energiekosten der westlichen Welt. Als Reaktion förderte die US - Regierung die Produktion von Gasohol , Benzin mit 10 Prozent Alkohol gegeben, als Antwort auf die Energiekrise. Als die Sowjetunion 1979 Truppen nach Afghanistan entsandte, stellte die Carter-Regierung als Vergeltung die Versorgung mit landwirtschaftlichen Erzeugnissen ein und schuf einen Überschuss an Landwirtschaft in den USA. Infolgedessen schien es eine wirtschaftliche Lösung zu sein, die landwirtschaftlichen Überschüsse zu fermentieren, um Kraftstoff zu synthetisieren auf den vom Iran-Irak-Krieg bedrohten Ölmangel . Bevor jedoch die neue Richtung eingeschlagen werden konnte, änderte sich der politische Wind erneut: Die Reagan- Regierung kam im Januar 1981 an die Macht und beendete mit den sinkenden Ölpreisen der 1980er Jahre die Unterstützung für die Gasohol-Industrie, bevor sie geboren wurde.

Die Biotechnologie schien die Lösung für große soziale Probleme zu sein, einschließlich Welthunger und Energiekrisen. In den 1960er Jahren wären radikale Maßnahmen erforderlich, um den Hunger in der Welt zu bekämpfen, und die Biotechnologie schien eine Antwort zu liefern. Die Lösungen erwiesen sich jedoch als zu teuer und sozial inakzeptabel, und die Lösung des Welthungers durch SCP-Lebensmittel wurde abgelehnt. In den 1970er Jahren folgte auf die Nahrungsmittelkrise die Energiekrise, und auch hier schien die Biotechnologie eine Antwort zu geben. Die Kosten erwiesen sich jedoch erneut als unerschwinglich, da die Ölpreise in den 1980er Jahren einbrachen. In der Praxis wurden die Auswirkungen der Biotechnologie in diesen Situationen daher nicht vollständig erkannt. Dies würde sich jedoch bald mit dem Aufstieg der Gentechnik ändern .

Gentechnik

Die Ursprünge der Biotechnologie gipfelten in der Geburt der Gentechnik . Es gab zwei Schlüsselereignisse, die als wissenschaftliche Durchbrüche zu Beginn der Ära angesehen wurden, die Genetik mit Biotechnologie vereinen würden. Eine war die Entdeckung der DNA- Struktur im Jahr 1953 durch Watson und Crick, und die andere war die Entdeckung einer rekombinanten DNA- Technik im Jahr 1973 durch Cohen und Boyer, mit der ein DNA- Abschnitt aus dem Plasmid eines E. coli-Bakteriums geschnitten wurde und in die DNA eines anderen übertragen. Dieser Ansatz könnte es im Prinzip ermöglichen, dass Bakterien die Gene übernehmen und Proteine ​​anderer Organismen, einschließlich des Menschen, produzieren. Im Volksmund als "Gentechnik" bezeichnet, wurde es als Grundlage der neuen Biotechnologie definiert.

Gentechnik erwies sich als ein Thema, das die Biotechnologie in die öffentliche Szene brachte, und die Interaktion zwischen Wissenschaftlern, Politikern und der Öffentlichkeit bestimmte die in diesem Bereich geleistete Arbeit. Die technischen Entwicklungen in dieser Zeit waren revolutionär und manchmal beängstigend. Im Dezember 1967 erinnerte die erste Herztransplantation von Christian Barnard die Öffentlichkeit daran, dass die physische Identität einer Person zunehmend problematisch wurde. Während die poetische Vorstellungskraft das Herz immer im Zentrum der Seele gesehen hatte, bestand jetzt die Aussicht, dass Individuen durch die Herzen anderer Menschen definiert werden. Im selben Monat gab Arthur Kornberg bekannt, dass es ihm gelungen sei, ein virales Gen biochemisch zu replizieren. "Das Leben war synthetisiert worden", sagte der Leiter der National Institutes of Health. Gentechnik stand nun auf der wissenschaftlichen Agenda, da es möglich wurde, genetische Merkmale mit Krankheiten wie Beta-Thalassämie und Sichelzellenanämie zu identifizieren .

Die Reaktionen auf wissenschaftliche Errungenschaften waren von kultureller Skepsis geprägt. Wissenschaftler und ihr Fachwissen wurden mit Argwohn betrachtet. 1968 schrieb der britische Journalist Gordon Rattray Taylor ein äußerst beliebtes Werk, The Biological Time Bomb . Das Vorwort des Autors sah Kornbergs Entdeckung, ein virales Gen zu replizieren, als Weg zu tödlichen Doomsday-Bugs. Der Klappentext des Herausgebers für das Buch warnte, dass innerhalb von zehn Jahren: "Sie können einen halb-künstlichen Mann oder eine Frau heiraten ... wählen Sie das Geschlecht Ihrer Kinder ... schalten Sie Schmerzen aus ... ändern Sie Ihre Erinnerungen ... und werden Sie 150 Jahre alt, wenn die wissenschaftliche Revolution nicht zerstört uns zuerst. " Das Buch endete mit einem Kapitel mit dem Titel "Die Zukunft - wenn überhaupt". Während es selten vorkommt, dass aktuelle Wissenschaft in den Filmen vertreten ist , schienen in dieser Zeit von " Star Trek " Science-Fiction und Science-Fact miteinander zu verschmelzen. " Klonen " wurde ein beliebtes Wort in den Medien. Woody Allen verspottete in seinem Film Sleeper von 1973 das Klonen einer Person aus der Nase , und das Klonen von Adolf Hitler aus überlebenden Zellen war das Thema des Romans von 1976 von Ira Levin , The Boys from Brazil .

Als Reaktion auf diese öffentlichen Bedenken verbanden Wissenschaftler, Industrie und Regierungen die Kraft rekombinanter DNA zunehmend mit den immens praktischen Funktionen, die die Biotechnologie versprach. Eine der wichtigsten wissenschaftlichen Figuren, die versuchte, die vielversprechenden Aspekte der Gentechnik herauszustellen , war Joshua Lederberg , Stanford-Professor und Nobelpreisträger . Während in den 1960er Jahren "Gentechnik" Eugenik und Arbeiten zur Manipulation des menschlichen Genoms beschrieb , betonte Lederberg die Forschung, die stattdessen Mikroben einbeziehen würde. Lederberg betonte, wie wichtig es sei, sich auf die Heilung lebender Menschen zu konzentrieren. Lederbergs 1963 erschienene Arbeit "Biological Future of Man" (Biologische Zukunft des Menschen) schlug vor, dass die Molekularbiologie möglicherweise eines Tages die Änderung des menschlichen Genotyps ermöglichen könnte, "was wir jedoch übersehen haben, ist Euphenik , die Technik der menschlichen Entwicklung". Lederberg konstruierte das Wort "Euphenik", um die Änderung des Phänotyps nach der Empfängnis und nicht des Genotyps zu betonen, der zukünftige Generationen betreffen würde.

Mit der Entdeckung der rekombinanten DNA durch Cohen und Boyer im Jahr 1973 wurde die Idee geboren, dass Gentechnik schwerwiegende menschliche und gesellschaftliche Konsequenzen haben würde. Im Juli 1974 schrieb eine Gruppe bedeutender Molekularbiologen unter der Leitung von Paul Berg an Science und schlug vor , dass die Folgen dieser Arbeit so potenziell zerstörerisch seien, dass eine Pause eingelegt werden sollte, bis die Auswirkungen durchdacht waren. Dieser Vorschlag wurde bei einem Treffen im Februar 1975 auf der kalifornischen Monterey-Halbinsel untersucht, das für immer vom Ort Asilomar verewigt wurde . Das historische Ergebnis war eine beispiellose Forderung nach einem Stopp der Forschung, bis sie so geregelt werden konnte, dass die Öffentlichkeit keine Angst mehr haben musste, und führte zu einem 16-monatigen Moratorium, bis die Richtlinien der National Institutes of Health (NIH) festgelegt wurden.

Joshua Lederberg war die wichtigste Ausnahme, wenn es darum ging, wie seit Jahren, die potenziellen Vorteile hervorzuheben. In Asilomar verteilte er in einer Atmosphäre, die Kontrolle und Regulierung begünstigte, ein Papier, das dem Pessimismus und der Angst vor Missbrauch mit den Vorteilen einer erfolgreichen Nutzung entgegenwirkte. Er beschrieb "eine frühe Chance für eine Technologie von unermesslicher Bedeutung für die diagnostische und therapeutische Medizin: die sofortige Produktion einer unbegrenzten Vielfalt menschlicher Proteine . Analoge Anwendungen können im Fermentationsprozess zur kostengünstigen Herstellung essentieller Nährstoffe und bei der Verbesserung von Mikroben für vorgesehen sein die Herstellung von Antibiotika und speziellen Industriechemikalien. " Im Juni 1976 lief das 16-monatige Moratorium für Forschung mit der Veröffentlichung der NIH-Richtlinien für bewährte Praktiken durch das Director's Advisory Committee (DAC) aus. Sie definierten die Risiken bestimmter Arten von Experimenten und die geeigneten physischen Bedingungen für ihre Verfolgung sowie eine Liste von Dingen, die zu gefährlich sind, um überhaupt durchgeführt zu werden. Darüber hinaus sollten modifizierte Organismen nicht außerhalb der Grenzen eines Labors getestet oder in die Umwelt gelassen werden.

Synthetische Insulinkristalle , die unter Verwendung der rekombinanten DNA- Technologie synthetisiert wurden

Atypisch wie Lederberg bei Asilomar war, würde seine optimistische Vision der Gentechnik bald zur Entwicklung der Biotechnologieindustrie führen. In den nächsten zwei Jahren, als die öffentliche Besorgnis über die Gefahren der rekombinanten DNA- Forschung zunahm, wuchs auch das Interesse an ihren technischen und praktischen Anwendungen. Die Heilung genetisch bedingter Krankheiten blieb im Bereich der Science-Fiction, aber es schien, dass die Herstellung einfacher menschlicher Proteine ​​ein gutes Geschäft sein könnte. Insulin , eines der kleineren, am besten charakterisierten und verstandenen Proteine, wurde seit einem halben Jahrhundert zur Behandlung von Typ-1-Diabetes eingesetzt . Es war in einer chemisch etwas anderen Form als das menschliche Produkt aus Tieren extrahiert worden. Wenn man jedoch synthetisches Humaninsulin herstellen könnte , könnte man eine bestehende Nachfrage mit einem Produkt befriedigen, dessen Zulassung von den Aufsichtsbehörden relativ einfach zu erhalten wäre. In der Zeit von 1975 bis 1977 stellte synthetisches "menschliches" Insulin die Bestrebungen nach neuen Produkten dar, die mit der neuen Biotechnologie hergestellt werden könnten. Die mikrobielle Produktion von synthetischem Humaninsulin wurde schließlich im September 1978 angekündigt und von einem Startup-Unternehmen, Genentech, produziert . Obwohl dieses Unternehmen das Produkt nicht selbst kommerzialisierte, lizenzierte es die Produktionsmethode an Eli Lilly and Company . 1978 beantragte die University of California erstmals ein Patent für ein Gen, das Gen, das menschliches Wachstumshormon produziert , und führte damit den Rechtsgrundsatz ein, dass Gene patentiert werden könnten. Seit dieser Einreichung wurden fast 20% der mehr als 20.000 Gene in der menschlichen DNA patentiert.

Die radikale Verschiebung der Konnotation von "Gentechnik" von einer Betonung der vererbten Eigenschaften von Menschen zur kommerziellen Produktion von Proteinen und therapeutischen Arzneimitteln wurde von Joshua Lederberg gefördert. Seine breiten Bedenken seit den 1960er Jahren waren durch die Begeisterung für die Wissenschaft und ihre potenziellen medizinischen Vorteile angeregt worden. Gegen Forderungen nach strenger Regulierung äußerte er eine Vision von potenziellem Nutzen. Gegen die Annahme, dass neue Techniken nicht erwähnenswerte und unkontrollierbare Konsequenzen für Mensch und Umwelt haben würden, entstand ein wachsender Konsens über den wirtschaftlichen Wert rekombinanter DNA.

Biosensor-Technologie

Hauptartikel: Biosensor
Weitere Informationen: Bio-FET

Der MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor oder MOS-Transistor) wurde 1959 von Mohamed M. Atalla und Dawon Kahng erfunden und 1960 demonstriert. Zwei Jahre später erfanden LC Clark und C. Lyons 1962 den Biosensor . Biosensor - MOSFETs (BioFETs) wurden später entwickelt, und sie haben weit verbreitet , da bisher messen physikalischen , chemischen , biologischen und Umweltparameter.

Der erste BioFET war der ionensensitive Feldeffekttransistor (ISFET), der 1970 von Piet Bergveld für elektrochemische und biologische Anwendungen erfunden wurde . Der Adsorptions- FET (ADFET) wurde 1974 von PF Cox patentiert und ein wasserstoffempfindlicher MOSFET wurde demonstriert von I. Lundström, MS Shivaraman, CS Svenson und L. Lundkvist 1975. der ISFET ist eine spezielle Art von MOSFET mit einem Gate in einem bestimmten Abstand, und wobei das Metall - Gate ist durch eine ersetzt Ionen -sensitiven Membran , Elektrolytlösung und Referenzelektrode . Der ISFET wird häufig in biomedizinischen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise zum Nachweis von DNA-Hybridisierung , zum Nachweis von Biomarkern aus Blut , zum Nachweis von Antikörpern , zur Glukosemessung , zur pH- Messung und zur Gentechnologie .

Mitte der 1980er Jahre wurden weitere BioFETs entwickelt, darunter der Gassensor- FET (GASFET), der Drucksensor- FET (PRESSFET), der chemische Feldeffekttransistor (ChemFET), der Referenz-ISFET (REFET) und der enzymmodifizierte FET (ENFET). und immunologisch modifizierter FET (IMFET). In den frühen 2000er Jahren wurden BioFETs wie der DNA-Feldeffekttransistor (DNAFET), der genmodifizierte FET (GenFET) und der Zellpotential - BioFET (CPFET) entwickelt.

Biotechnologie und Industrie

Ein von Genentech gesponsertes Schild, das South San Francisco zum "Geburtsort der Biotechnologie" erklärt.

Mit jahrhundertealten Wurzeln in der industriellen Mikrobiologie wuchs die neue Biotechnologieindustrie ab Mitte der 1970er Jahre rasant. Jeder neue wissenschaftliche Fortschritt wurde zu einer Medienveranstaltung, die das Vertrauen der Investitionen und die öffentliche Unterstützung wecken sollte. Obwohl die Markterwartungen und der soziale Nutzen neuer Produkte häufig überbewertet wurden, waren viele Menschen bereit, die Gentechnik als den nächsten großen Fortschritt im technologischen Fortschritt zu betrachten. In den 1980er Jahren charakterisierte die Biotechnologie eine aufstrebende reale Industrie und lieferte Titel für aufstrebende Handelsorganisationen wie die Biotechnology Industry Organization (BIO).

Das Hauptaugenmerk nach Insulin lag auf den potenziellen Gewinnbringern in der pharmazeutischen Industrie: dem menschlichen Wachstumshormon und dem, was versprochen wurde, ein wunderbares Heilmittel für Viruserkrankungen, Interferon . Krebs war in den 1970er Jahren ein zentrales Ziel, da die Krankheit zunehmend mit Viren in Verbindung gebracht wurde. Bis 1980 hatte ein neues Unternehmen, Biogen , Interferon durch rekombinante DNA hergestellt. Das Auftreten von Interferon und die Möglichkeit, Krebs zu heilen, brachten in der Gemeinde Geld für Forschung ein und steigerten die Begeisterung einer ansonsten unsicheren und vorläufigen Gesellschaft. Darüber hinaus wurde in den 1970er Jahren die Notlage gegen Krebs in den 1980er Jahren durch AIDS ergänzt , was einen enormen potenziellen Markt für eine erfolgreiche Therapie und unmittelbar einen Markt für diagnostische Tests auf der Basis monoklonaler Antikörper bietet. Bis 1988 waren nur fünf Proteine ​​aus gentechnisch veränderten Zellen von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als Arzneimittel zugelassen worden: synthetisches Insulin , menschliches Wachstumshormon , Hepatitis B-Impfstoff , Alpha-Interferon und Gewebeplasminogenaktivator (TPa). zur Lyse von Blutgerinnseln. Bis Ende der neunziger Jahre würden jedoch 125 weitere gentechnisch veränderte Arzneimittel zugelassen.

Die globale Finanzkrise 2007–2008 führte zu mehreren Veränderungen in der Art und Weise, wie die Biotechnologieindustrie finanziert und organisiert wurde. Erstens führte dies weltweit zu einem Rückgang der gesamten Finanzinvestitionen in diesem Sektor. und zweitens führte dies in einigen Ländern wie Großbritannien zu einer Verlagerung von Geschäftsstrategien, die auf einen Börsengang abzielten, hin zur Suche nach einem Trade Sale . Bis 2011 begannen sich die Finanzinvestitionen in der Biotechnologiebranche wieder zu verbessern, und bis 2014 erreichte die weltweite Marktkapitalisierung 1 Billion USD.

Die Gentechnik erreichte auch die Agrarfront. Seit der Markteinführung der gentechnisch veränderten Flavr Savr-Tomate im Jahr 1994 wurden enorme Fortschritte erzielt . Ernst und Young berichteten, dass 1998 30% der US-amerikanischen Sojabohnenernte aus gentechnisch verändertem Saatgut stammen dürften. 1998 wurden voraussichtlich auch etwa 30% der US-amerikanischen Baumwoll- und Maispflanzen gentechnisch veränderte Produkte sein .

Gentechnik in der Biotechnologie weckte Hoffnungen sowohl auf therapeutische Proteine, Arzneimittel als auch auf biologische Organismen selbst, wie Samen, Pestizide, gentechnisch veränderte Hefen und modifizierte menschliche Zellen zur Behandlung genetisch bedingter Krankheiten. Aus der Sicht der kommerziellen Förderer kamen endlich wissenschaftliche Durchbrüche, industrielles Engagement und offizielle Unterstützung zusammen, und die Biotechnologie wurde zu einem normalen Teil des Geschäfts. Die Befürworter der wirtschaftlichen und technologischen Bedeutung der Biotechnologie waren nicht länger die Bilderstürmer. Ihre Botschaft wurde endlich akzeptiert und in die Politik von Regierungen und Industrie aufgenommen.

Globale Trends

Laut Burrill and Company, einer Investmentbank der Branche, wurden seit dem Aufkommen der Branche über 350 Milliarden US-Dollar in Biotechnologie investiert, und der weltweite Umsatz stieg von 23 Milliarden US-Dollar im Jahr 2000 auf über 50 Milliarden US-Dollar im Jahr 2005. Das größte Wachstum war in Latein zu verzeichnen Amerika, aber alle Regionen der Welt haben starke Wachstumstrends gezeigt. Bis 2007 und 2008 kam es jedoch zumindest im Vereinigten Königreich zu einem Rückgang des Biotech-Vermögens, der auf rückläufige Investitionen zurückzuführen war, da die Lieferung von Biotech-Pipelines fehlschlug, und die Kapitalrendite sank.

Siehe auch

Verweise

Weiterführende Literatur

Externe Links