Was ist und kann Biotech?

von Patrick Brehmer — Gepostet in Aktuelles am 17. April 2015

Was verbirgt sich hinter der Wissenschaft?

Das Feld der Biotechnologie ist in den vergangenen Jahren viel diskutiert worden und somit verstärkt in das Bewusstsein vieler Menschen getreten. Über neue Ideen, wie z.B. genmanipulierte Nutzpflanzen wurde ausgiebig, zumeist kontrovers gesprochen. Viele Menschen können sich heutzutage noch nicht mit möglichen Veränderungen durch die Biotechnologie anfreunden oder sehen großes Gefahrenpotential in den Errungenschaften. Doch was genau ist Biotechnologie eigentlich? Welche Vor- und Nachteile bringen die Fortschritte in der Technik mit sich? Und was können wir in Zukunft erwarten? Diese Fragen wollen wir gemeinsam mit dieser Artikel-Reihe klären. Dabei möchte ich auch die Rolle der digitalen Welt, wie z.B. Datenbanken etc. mit einbeziehen. Für mich persönlich steckt sehr viel Potential zur Lösung elementarer Fragen der heutigen Zeit in der Biotechnologie. Dabei scheinen die Möglichkeiten schier endlos. Jedoch kann man oftmals die Langzeitfolgen neuer Technologien in Bezug auf die Umwelt nicht vorhersagen. Aus meiner Sicht sollte man daher neue Techniken Schritt für Schritt und mit Bedacht einführen. Wenn man dies beachtet, denke ich, kann die Biotechnologie viele Schwierigkeiten im Zusammenleben von Mensch und Umwelt lösen.

Die Biotechnologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft. Sie beschäftigt sich mit der Nutzung von Enzymen, Zellen und ganzen Organismen in technischen Anwendungen. Die Grundlage bildet dabei die Biokatalyse oder Biokonversion. Dies sind chemische Reaktionen, welche von freien oder in Zellen vorliegenden Enzymen beeinflusst werden. Es werden nicht nur Disziplinen wie Biologie und Biochemie mit einbezogen, sondern auch Physik, Chemie, Mikrobiologie, Genetik, Verfahrenstechnik, Materialwissenschaften und Informatik. Die Einsatzmöglichkeiten sind somit nicht auf ein Gebiet beschränkt, sondern sehr vielfältig. Es handelt sich bei der Biotechnologie nicht um eine gänzlich neue Wissenschaft, da bereits seit Langem Mikroorganismen zur Herstellung von Wein, Bier und Brot genutzt werden. Heute lassen sich durch die Erkenntnisse in der Mikrobiologie und anderen Bereichen z.B. neue Medikamente, Grundchemikalien für die chemische Industrie, Biosensoren oder neue Pflanzensorten entwickeln. Zur Unterscheidung der Anwendungsgebiete wurde eine Farbenlehre eingeführt. Man differenziert zwischen grüner (Landwirtschaft), roter (Medizin), weißer (Industrie), blauer (Nutzung der Meeresressourcen) und grauer (Umweltschutz) Biotechnologie. Der Schwerpunkt liegt auf Grund der Vielfalt von möglichen Anwendungen – von der Diagnostik bis hin zur Gentherapie oder Regeneration von Geweben – in der Medizin.

Enzyme Zellen Organismen in technischen Anwendungen

Bisherige Meilensteine!

Obwohl viele Leute zunächst nichts mit der Biotechnologie als Wissenschaft anzufangen wissen, kam bereits fast jeder von uns in der einen oder anderen Art und Weise mit ihr in Berührung. Aus diesem Grund möchte ich im Folgenden ein paar Meilensteine in der Biotechnologie aufzählen. Der Begriff „Biotechnologie“ wurde übrigens erst 1919 geprägt. Jedoch gab es auch vorher schon Entwicklungen die zu diesem Bereich zählen. Schon 5000-2000 v. Chr. haben die Ägypter, Babylonier und Chinesen Gärprozesse zur Herstellung von Brot, Wein und Bier eingesetzt. Ebenfalls wurde bereits um 500 v. Chr. in China die antibiotische Wirkung von Tofu-Schimmelkulturen genutzt. Vom 8. bis zum 14. Jahrhundert wurden immer neue Techniken der künstlichen Befruchtung bei Pflanzen und Tieren eingesetzt, welche zur Verbesserung der Zuchtergebnisse in Europa, China und dem Nahen Osten führten. In den 1870er entwickelte Robert Koch noch heute gültige Verfahren zur Kultivierung von Bakterien und 1928 entdeckte Alexander Fleming die antibiotische Wirkung des Penicillins. Im 20. Jh. wurde die DNA als Träger der Erbinformation identifiziert. Sie enthält in Form von Genen die Bauanleitung für RNA (Ribonukleinsäure) und Proteine, die für die Regulation aller biologischen Prozesse in der Zelle notwendig sind. Somit konnte z.B. 1976 Schweineinsulin in ein Insulin umgewandelt werden, welches dem menschlichen Insulin chemisch gleicht. Es erhielt 1982 als erstes gentechnisch hergestelltes Hormon eine Marktzulassung. Das erste Genom (Gesamtheit aller Erbinformationen) eines eukaryotischen Organismus (Bäckerhefe) wurde 1997 entschlüsselt. Dies stellte einen bedeutsamen Schritt dar, denn Eukaryoten sind alle Organismen, deren Zellen einen Zellkern und Organellen enthalten (z.B. Algen, Pilze, Tiere und Menschen). 2003 wurden schließlich 99,9 Prozent des menschlichen Genoms entschlüsselt. 2006 wurden die ersten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS Zellen) hergestellt. Diese Zellen haben ein hohes medizinisches Potential, da sie in der Lage sind, wie embryonale Stammzellen in sämtliche Zelltypen des erwachsenen Organismus zu differenzieren. Des Weiteren gibt es bei der Forschung weniger ethische Probleme als bei embryonalen Stammzellen.

Aktuelle Fortschritte!

Nachdem wir nun einen kleinen Exkurs in vergangene Zeiten gemacht haben, möchte ich das Augenmerk auf aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie lenken. Im Jahr 2014 wurden teils eindrucksvolle Forstschritte erzielt.
Die erste Entschlüsselung des menschlichen Genoms hat rund 3 Milliarden Dollar gekostet. Das Unternehmen Illumina brachte 2014 die erste Sequenzierungsmaschine (Hyseq X-10) auf den Markt, welche eine Entschlüsselung für rund 1000 Dollar durchführen kann. Somit kann durch das billige Sequenzieren eine enorme Masse an Informationen erzeugt werden, wodurch auch eine neue Rolle für die Technologie zur Verwaltung und Analyse im Sinne von „Big Data“ entstanden ist. Google hat z.B. bereits ein wissenschaftliches Projekt zum Sammeln von biologischen Daten gesunder Menschen gestartet. Durch die Speicherung der Informationen auf Google-Servern und technischer Standards soll ein „Internet der DNA“ entstehen.
Des Weiteren wurde die Gentechnikmethode CRISPR vorgestellt, mit welcher man fast nach Belieben die DNA editieren kann. Chinesische Wissenschaftler haben dadurch beispielsweise im Januar 2014 gentechnisch veränderte Affen produziert.
Neue Arten und Fortschritte von Zell- und Gentherapien, etwa zur Behandlung von degenerativen Augenerkrankungen oder zur möglichen Heilung von HIV wurden vorgestellt. Im Bereich der Medikamente waren 10 der 35 im Jahr 2014 von der FDA (Food and Drug Administration) zugelassenen neuen Medikamente biologische Moleküle (Antikörper oder Proteininjektionen). Dazu zählt einer der wichtigsten medizinischen Durchbrüche des vergangen Jahres, eine neue Klasse von Krebstherapien mit der Bezeichnung „Immuntherapie“.
Nicht nur im Bereich der DNA wurden Fortschritte erzielt. Die BRAIN Initiative hat zum Ziel, das menschliche Gehirn exakt zu kartieren und seine Funktionsweise zu entschlüsseln. Hierfür sollen junge Neurotechnologien zur Messung des Gehirns weiterentwickelt werden.
Egal welchen Bereich man in der Biotechnologie betrachtet, kann diese Wissenschaft potenziell einige der schwersten Probleme des Planeten lösen. Jedoch gibt es auch erhebliche Zweifel an der Sicherheit und am Nutzen der einzelnen Methoden und Mittel. Ich möchte mit Ihnen in dieser Artikel-Reihe ein paar bestimmte Themen der aktuellen Forschung kritisch betrachten und die Pros und Contras abwiegen, damit sich jeder am Ende der Reihe eine eigenständige Meinung zum Fortschritt und zum Nutzen der Biotechnologie bilden kann.

 

(image is under cc licence; thank you to vaXzine for supplying it)

Was ist und kann Biotech?

Aktuelles

Biotechnologie – Lösung elementarer Probleme des Planeten?

Was verbirgt sich hinter der Wissenschaft?

Das Feld der Biotechnologie ist in den vergangenen Jahren viel diskutiert worden und somit verstärkt in das Bewusstsein vieler Menschen getreten. Über neue Ideen, wie z.B. genmanipulierte Nutzpflanzen wurde ausgiebig, zumeist kontrovers gesprochen. Viele Menschen können sich heutzutage noch nicht mit möglichen Veränderungen durch die Biotechnologie anfreunden oder sehen großes Gefahrenpotential in den Errungenschaften. Doch was genau ist Biotechnologie eigentlich? Welche Vor- und Nachteile bringen die Fortschritte in der Technik mit sich? Und was können wir in Zukunft erwarten? Diese Fragen wollen wir gemeinsam mit dieser Artikel-Reihe klären. Dabei möchte ich auch die Rolle der digitalen Welt, wie z.B. Datenbanken etc. mit einbeziehen. Für mich persönlich steckt sehr viel Potential zur Lösung elementarer Fragen der heutigen Zeit in der Biotechnologie. Dabei scheinen die Möglichkeiten schier endlos. Jedoch kann man oftmals die Langzeitfolgen neuer Technologien in Bezug auf die Umwelt nicht vorhersagen. Aus meiner Sicht sollte man daher neue Techniken Schritt für Schritt und mit Bedacht einführen. Wenn man dies beachtet, denke ich, kann die Biotechnologie viele Schwierigkeiten im Zusammenleben von Mensch und Umwelt lösen.

Die Biotechnologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft. Sie beschäftigt sich mit der Nutzung von Enzymen, Zellen und ganzen Organismen in technischen Anwendungen. Die Grundlage bildet dabei die Biokatalyse oder Biokonversion. Dies sind chemische Reaktionen, welche von freien oder in Zellen vorliegenden Enzymen beeinflusst werden. Es werden nicht nur Disziplinen wie Biologie und Biochemie mit einbezogen, sondern auch Physik, Chemie, Mikrobiologie, Genetik, Verfahrenstechnik, Materialwissenschaften und Informatik. Die Einsatzmöglichkeiten sind somit nicht auf ein Gebiet beschränkt, sondern sehr vielfältig. Es handelt sich bei der Biotechnologie nicht um eine gänzlich neue Wissenschaft, da bereits seit Langem Mikroorganismen zur Herstellung von Wein, Bier und Brot genutzt werden. Heute lassen sich durch die Erkenntnisse in der Mikrobiologie und anderen Bereichen z.B. neue Medikamente, Grundchemikalien für die chemische Industrie, Biosensoren oder neue Pflanzensorten entwickeln. Zur Unterscheidung der Anwendungsgebiete wurde eine Farbenlehre eingeführt. Man differenziert zwischen grüner (Landwirtschaft), roter (Medizin), weißer (Industrie), blauer (Nutzung der Meeresressourcen) und grauer (Umweltschutz) Biotechnologie. Der Schwerpunkt liegt auf Grund der Vielfalt von möglichen Anwendungen – von der Diagnostik bis hin zur Gentherapie oder Regeneration von Geweben – in der Medizin.

Enzyme Zellen Organismen in technischen Anwendungen

Bisherige Meilensteine!

Obwohl viele Leute zunächst nichts mit der Biotechnologie als Wissenschaft anzufangen wissen, kam bereits fast jeder von uns in der einen oder anderen Art und Weise mit ihr in Berührung. Aus diesem Grund möchte ich im Folgenden ein paar Meilensteine in der Biotechnologie aufzählen. Der Begriff „Biotechnologie“ wurde übrigens erst 1919 geprägt. Jedoch gab es auch vorher schon Entwicklungen die zu diesem Bereich zählen. Schon 5000-2000 v. Chr. haben die Ägypter, Babylonier und Chinesen Gärprozesse zur Herstellung von Brot, Wein und Bier eingesetzt. Ebenfalls wurde bereits um 500 v. Chr. in China die antibiotische Wirkung von Tofu-Schimmelkulturen genutzt. Vom 8. bis zum 14. Jahrhundert wurden immer neue Techniken der künstlichen Befruchtung bei Pflanzen und Tieren eingesetzt, welche zur Verbesserung der Zuchtergebnisse in Europa, China und dem Nahen Osten führten. In den 1870er entwickelte Robert Koch noch heute gültige Verfahren zur Kultivierung von Bakterien und 1928 entdeckte Alexander Fleming die antibiotische Wirkung des Penicillins. Im 20. Jh. wurde die DNA als Träger der Erbinformation identifiziert. Sie enthält in Form von Genen die Bauanleitung für RNA (Ribonukleinsäure) und Proteine, die für die Regulation aller biologischen Prozesse in der Zelle notwendig sind. Somit konnte z.B. 1976 Schweineinsulin in ein Insulin umgewandelt werden, welches dem menschlichen Insulin chemisch gleicht. Es erhielt 1982 als erstes gentechnisch hergestelltes Hormon eine Marktzulassung. Das erste Genom (Gesamtheit aller Erbinformationen) eines eukaryotischen Organismus (Bäckerhefe) wurde 1997 entschlüsselt. Dies stellte einen bedeutsamen Schritt dar, denn Eukaryoten sind alle Organismen, deren Zellen einen Zellkern und Organellen enthalten (z.B. Algen, Pilze, Tiere und Menschen). 2003 wurden schließlich 99,9 Prozent des menschlichen Genoms entschlüsselt. 2006 wurden die ersten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS Zellen) hergestellt. Diese Zellen haben ein hohes medizinisches Potential, da sie in der Lage sind, wie embryonale Stammzellen in sämtliche Zelltypen des erwachsenen Organismus zu differenzieren. Des Weiteren gibt es bei der Forschung weniger ethische Probleme als bei embryonalen Stammzellen.

Aktuelle Fortschritte!

Nachdem wir nun einen kleinen Exkurs in vergangene Zeiten gemacht haben, möchte ich das Augenmerk auf aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie lenken. Im Jahr 2014 wurden teils eindrucksvolle Forstschritte erzielt.
Die erste Entschlüsselung des menschlichen Genoms hat rund 3 Milliarden Dollar gekostet. Das Unternehmen Illumina brachte 2014 die erste Sequenzierungsmaschine (Hyseq X-10) auf den Markt, welche eine Entschlüsselung für rund 1000 Dollar durchführen kann. Somit kann durch das billige Sequenzieren eine enorme Masse an Informationen erzeugt werden, wodurch auch eine neue Rolle für die Technologie zur Verwaltung und Analyse im Sinne von „Big Data“ entstanden ist. Google hat z.B. bereits ein wissenschaftliches Projekt zum Sammeln von biologischen Daten gesunder Menschen gestartet. Durch die Speicherung der Informationen auf Google-Servern und technischer Standards soll ein „Internet der DNA“ entstehen.
Des Weiteren wurde die Gentechnikmethode CRISPR vorgestellt, mit welcher man fast nach Belieben die DNA editieren kann. Chinesische Wissenschaftler haben dadurch beispielsweise im Januar 2014 gentechnisch veränderte Affen produziert.
Neue Arten und Fortschritte von Zell- und Gentherapien, etwa zur Behandlung von degenerativen Augenerkrankungen oder zur möglichen Heilung von HIV wurden vorgestellt. Im Bereich der Medikamente waren 10 der 35 im Jahr 2014 von der FDA (Food and Drug Administration) zugelassenen neuen Medikamente biologische Moleküle (Antikörper oder Proteininjektionen). Dazu zählt einer der wichtigsten medizinischen Durchbrüche des vergangen Jahres, eine neue Klasse von Krebstherapien mit der Bezeichnung „Immuntherapie“.
Nicht nur im Bereich der DNA wurden Fortschritte erzielt. Die BRAIN Initiative hat zum Ziel, das menschliche Gehirn exakt zu kartieren und seine Funktionsweise zu entschlüsseln. Hierfür sollen junge Neurotechnologien zur Messung des Gehirns weiterentwickelt werden.
Egal welchen Bereich man in der Biotechnologie betrachtet, kann diese Wissenschaft potenziell einige der schwersten Probleme des Planeten lösen. Jedoch gibt es auch erhebliche Zweifel an der Sicherheit und am Nutzen der einzelnen Methoden und Mittel. Ich möchte mit Ihnen in dieser Artikel-Reihe ein paar bestimmte Themen der aktuellen Forschung kritisch betrachten und die Pros und Contras abwiegen, damit sich jeder am Ende der Reihe eine eigenständige Meinung zum Fortschritt und zum Nutzen der Biotechnologie bilden kann.

 

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In der digitalen Welt zu Hause, jedoch nicht den Bezug zur Realität verlierend. Immer auf der Suche nach dem Salz in der Suppe und ohne Furcht vor neuen, unvorstellbaren digitalen Erleuchtungen. Ob Pro-Gaming oder Sport auf dem Centre-Court, weniger als das Maximum zählt nicht. Zur Entspannung feinste House Music aus den Boxen, um anschließend wieder durch die Leitungen der vernetzten Welt zu schwirren. In diesem Sinne Boomshakalaka

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