Μερικούς μήνες πριν, η λέξη βιοτεχνολογία ήταν σχεδόν άγνωστη. Τους τελευταίους μήνες, όμως, πρωταγωνιστεί σε όλα τα δελτία ειδήσεων. Το πρώτο εμβόλιο για την καταπολέμηση της πανδημίας της Covid-19, που εγκρίθηκε από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων και χορηγήθηκε ήδη σε αρκετούς Ευρωπαίους πολίτες, παρήχθη με μεθόδους σύγχρονης βιοτεχνολογίας. Η ίδια η φαρμακευτική εταιρεία αναφέρει: «Η Pfizer είναι από τις πρώτες μεγάλες φαρμακευτικές εταιρίες που πραγματοποίησαν σημαντικές επενδύσεις στη βιοτεχνολογία, αναγνωρίζοντας τη σημασία της στη δυνατότητα ανακάλυψης νέων μεθόδων, τόσο για τη θεραπεία, όσο και για την πρόληψη ασθενειών». Τι είναι, τελικά, η βιοτεχνολογία; Αγγίζει τα όρια της επιστημονικής φαντασίας ή είναι πιο επίκαιρη από ποτέ;
Ήδη από τις δεκαετίες του 1970, οι επιστήμονες χρησιμοποιούσαν μεθόδους γενετικής μηχανικής στη βιολογική έρευνα, την ιατρική και τη γεωργία. Ο όρος «γενετική μηχανική» αναφέρεται στον χειρισμό και την τροποποίηση, με την προσθήκη ή αφαίρεση γονιδίων, του γενετικού υλικού διαφόρων οργανισμών, με σκοπό τη δημιουργία νέων ποικιλιών φυτών, ζώων και λοιπών οργανισμών (GMO: Genetically Modified Organisms). Η βιοτεχνολογία, ουσιαστικά, χρησιμοποιεί τους ζωντανούς οργανισμούς και τις μεθόδους της γενετικής μηχανικής για την ανάπτυξη διαφόρων νέων προϊόντων και διαδικασιών, που στοχεύουν στη βελτίωση της ποιότητας της ζωής.
Αν και η έννοια εισήχθη πρόσφατα, οι πρακτικές εφαρμογές της προϋπήρχαν ήδη σε αρχαίους πολιτισμούς, όπου τα μικρόβια χρησιμοποιούνταν για την παραγωγή κρασιού, μπύρας, ξιδιού, διαφόρων ειδών ψωμιού και τυριών. Σήμερα, η βιομηχανία της βιοτεχνολογίας, λόγω της πληθώρας εφαρμογών της, αποτελεί παγκοσμίως έναν από τους ταχύτερα αναπτυσσόμενους εργασιακούς κλάδους. Η ανάπτυξη και η εφαρμογή της στοχεύουν στην μείωση των περιβαλλοντικών επιδράσεων και κινδύνων, ειδικότερα όσον αφορά την κλιματική αλλαγή και την εξάντληση ορυκτών πόρων και έχουν αυξήσει τις ελπίδες για την ανάπτυξη των αγροτικών περιοχών.
Φαρμακευτικά προϊόντα και διαγονιδιακά Ζώα
Η πιο γνωστή και επιτυχημένη εφαρμογή της βιοτεχνολογίας αφορά την παραγωγή βιοφαρμακευτικών προϊόντων (biopharming) και ειδικότερα ανθρώπινων πρωτεϊνών που έχουν θεραπευτική δράση π.χ. ινσουλίνη, αυξητική ορμόνη κ.α. Τα υπεύθυνα, για την φυσιολογική παραγωγή αυτών, γονίδια μπορούν να απομονωθούν, να κλωνοποιηθούν, να εισαχθούν και να εκφραστούν επιτυχώς σε διάφορους τύπους κυττάρων – ξενιστών (όπως βακτήρια). Μια τέτοια καινοτομία είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή των βιοφαρμακευτικών προϊόντων σε ικανοποιητικά μεγαλύτερες ποσότητες και παράλληλα, τη σημαντική μείωση του κόστους – έγιναν, πλέον, διαθέσιμα για όλους. Η πρώτη πρωτεΐνη με θεραπευτική δράση που παρήχθη κατ’ αυτόν τον τρόπο ήταν η ινσουλίνη, μία πεπτιδική ορμόνη που ρυθμίζει το μεταβολισμό της γλυκόζης στο αίμα. Τα άτομα που αδυνατούν να την παράξουν φυσιολογικά, πάσχουν από σακχαρώδη διαβήτη. Η παραγωγή της ινσουλίνης από βακτήρια το 1982 σήμανε και την άνθηση του κλάδου της βιοτεχνολογίας.
Στο ίδιο μονοπάτι ακολουθεί και η δημιουργία διαγονιδιακών ζώων. Πρόκειται για ζώα, συνήθως εκτρεφόμενα, όπως οι αγελάδες, στα οποία έχουν εισαχθεί, σε πρώιμα στάδια της ανάπτυξής τους, «ξένα» γονίδια. Η διαδικασία αυτή αποσκοπεί, αφενός, στην αύξηση της παραγωγής και της διατροφικής αξίας του γάλακτος, καθώς και της προστασίας των ίδιων των ζώων από παθογόνους παράγοντες και αφετέρου, στην παραγωγή μεγαλύτερων ποσοτήτων φαρμακευτικών πρωτεϊνών για τους ανθρώπους. Πιο συγκεκριμένα, μία αγελάδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοαντιδραστήρας, ως ένα ζωντανό «εργοστάσιο» παραγωγής πρωτεϊνών στο γάλα της. Έτσι, μπορούν να παραχθούν, σε μεγάλες συγκεντρώσεις, πρωτεΐνες όπως η α1- αντιθρυψίνη, η έλλειψη της οποίας σχετίζεται με μία συχνά θανατηφόρα αναπνευστική διαταραχή ή η αντιθρομβίνη, μία πρωτεΐνη με αντισηπτική δράση. Τέλος, η ενσωμάτωση γονιδίων στο γενετικό υλικό των ζωικών οργανισμών μπορεί να τους προσφέρει καινούργιες ιδιότητες, που θα συμβάλουν σημαντικά στην προσαρμογή τους στις νέες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Πηγή glofish.com: διαγονιδιακό στέλεχος ψαριού, που εκπέμπει έντονο ροζ φθορισμό, όταν εκτίθεται σε υπεριώδες φως και ο φθορισμός του μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτης για τη μέτρηση της μόλυνσης των υδάτων με βαρέα μέταλλα. Είναι το πρώτο γενετικά τροποποιημένο κατοικίδιο που κυκλοφόρησε στην αγορά και αποτελεί ένα αμφιλεγόμενο προϊόν της γενετικής μηχανικής.
Εμβόλια
Μια ακόμα επιτυχημένη εφαρμογή της βιοτεχνολογίας, με την οποία τυχαίνει να έχουμε εξοικειωθεί αρκετά τον τελευταίο καιρό, είναι η ανάπτυξη εμβολίων ενάντια σε μολυσματικούς ιούς και βακτήρια, με σκοπό την αποτελεσματική αντιμετώπιση ασθενειών, εξασφαλίζοντας την ανοσία. Έχουν αναπτυχθεί εμβόλια με διάφορες προσεγγίσεις, μεταξύ των οποίων ξεχωρίζουν τα εμβόλια υπομονάδων και τα εμβόλια DNA/RNA. Τα εμβόλια υπομονάδων περιέχουν μία ή περισσότερες επιφανειακές πρωτεΐνες του ίου και προκαλούν ανοσοβιολογική απόκριση, λειτουργώντας ως αντιγόνα. Τα εμβόλια DNA/RNA, τελευταία, έχουν μονοπωλήσει το ενδιαφέρον λόγω της ιδιαίτερης αποτελεσματικότητας εναντίον ιικών παθογόνων. Η λογική, ωστόσο, των εμβολίων αυτών, είναι πανομοιότυπη: Συγκεκριμένο τμήμα του DNA / RNA του ιού εισάγεται σε ειδικό φορέα, αυτός χορηγείται στον εμβολιαζόμενο, το γενετικό υλικό που μεταφέρεται εκφράζεται στα ανθρώπινα κύτταρα, παράγονται ιικές πρωτεΐνες και διεγείρεται το ανοσοποιητικό σύστημα. Στην περίπτωση αυτή, οφείλει να τονισθεί ότι το «ξένο» υλικό δεν ενσωματώνεται στο ανθρώπινο γονιδίωμα υπό την έννοια της αλλαγής με μακροχρόνιες συνέπειες. Το «ξένο» υλικό ενσωματώνεται σε ορισμένα κύτταρα και χρησιμοποιεί το «μηχανικό οπλοστάσιό» τους (πρωτεΐνες, ενέργεια, οργανίδια), για να εκφραστεί παράγοντας το δικό του, συγκεκριμένο προϊόν.
Γεωργική Βιοτεχνολογία
Σε παγκόσμιο επίπεδο, καλλιεργούνται εκατομμύρια στρέμματα με γενετικά τροποποιημένα φυτά, ανθεκτικά στα ζιζανιοκτόνα και στα παράσιτα. Η γεωργική βιοτεχνολογία αποσκοπεί στην αύξηση της απόδοσης των καλλιεργειών, στη βελτίωση της διατροφικής τους αξίας και στην παραγωγή εναλλακτικών πηγών ενέργειας (βιοκαύσιμα).
Η βιοτεχνολογία, λοιπόν, εφαρμόζεται σε όλους τους τομείς και τις πτυχές της σύγχρονης ζωής. Εδώ και πολλά χρόνια, έκανε το αδύνατο δυνατό και έδωσε την ευκαιρία στον επιστημονικό κλάδο να αντιμετωπίσει αποτελεσματικά καίρια ζητήματα (θεραπεία ασθενειών), καθώς και να αυξήσει την παραγωγή και την ασφάλεια των τροφίμων. Ένας από τους μελλοντικούς στόχους της βιοτεχνολογίας είναι η δημιουργία μικροοργανισμών που θα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοκαυσίμων ή θα αποικοδομούν περιβαλλοντικούς ρύπους (βιοαποκατάσταση) ή θα συνθέτουν νέα προϊόντα και καύσιμα με τη χρήση ηλιακής ακτινοβολίας και διοξειδίου του άνθρακα. Μοιάζουν με σενάρια επιστημονικής φαντασίας, αλλά η βιομηχανία της βιοτεχνολογίας είναι το μέλλον που γίνεται παρόν όσο υπάρχουν επιστήμονες που οραματίζονται ένα καλύτερο, ποιοτικό, αύριο.
Υ.γ Μετά από την κρίση της πανδημίας, ελπίζω και εύχομαι οι σύγχρονες βιολογικές επιστήμες να έχουν εκτιμηθεί όπως τους αξίζει.
