Կենսատեխնոլոգիա

Կենսատեխնոլոգիա հասկացությունն ընդգրկում է մարդու նպատակից կախված՝ կենդանի օրգանիզմների գործընթացների փոփոխման լայն տիրույթ՝ սկսած կենդանիների ընտելացումից, բույսերի կուլտիվացումից և արհեստական ընտրության կամ հիբրիդացման միջոցով խաչասերման գործընթացի բարելավումից։ Ժամանակակից կիրառությունը ներառում է նաև գենետիկական ինժեներիայի, ինչպես նաև բջջային և հյուսվածքային կուլտուրաների տեխնոլոգիաները։ Ամերիկայի քիմիական ընկերությունը կենսատեխնոլոգիան բնութագրում է որպես տարբեր արդյունաբերությունների կողմից կյանքի գիտության և նյութերի ու օրգանիզմների (դեղանյութեր, մշակաբույսեր և կենդանիներ) որակների բարելավման նպատակով կենսաբանական օրգանիզմների, համակարգերի կամ գործընթացների կիրառում^[3]։ Ըստ Եվրոպայի կենսատեխնոլոգիական միության՝ կենսատեխնոլոգիան բնական գիտությունների և օրգանիզմների, բջիջների, նրանց բաղադրիչների և արտադրանքների մոլեկուլային անալոգների ամբողջությունն է^[4]։ Կենսատեխնոլոգիայի հիմքում կենսաբանական գիտություններն են՝մոլեկուլային կենսաբանություն, կենսաքիմիա, բջջի կենսաբանություն, սաղմնաբանություն, գենետիկա, մանրէաբանություն։ Միևնույն ժամանակ կենսատեխնոլոգիան տրամադրում է մեթոդներ՝ կենսաբանական հիմնարար հետազոտությունների իրականացման համար։

Կենսաքիմիական ճարտարագիտության տեսանկյունից կենսատեխնոլոգիան կենդանի օրգանիզմների և կենսազանգվածի յուրաքանչյուր աղբյուրի ուսումնասիրման, առանձնացման, կիրառման և նրանցից համապատասխան արտադրանքի ստացման համար կենսաինֆորմատիկայի կիրառմամբ լաբորատոր հետազոտությունների իրականացումը և կատարելագործումն է։ Կենսաքիմիական ինժեներիայում բարձր են գնահատվում այն արտադրանքները, որոնց ստացումը կարող է ծրագրվել (օրինակ՝ կենսասինթեզը), կանխատեսվել, կազմակերպվել, կատարելագործվել, փոխակերպվել արտադրականի և նպատակային սպառում ունենալ, ինչպես նաև պաշտպանվել սեփականության իրավունքով (իրավունք վաճառքների համար, բայց մինչ այդ կենդանիների և մարդկանց մոտ փորձարկումների հաստատում՝ ազգային և միջազգային կազմակերպությունների կողմից, հատկապես կենսատեխնոլոգիայի դեղագործական ճյուղի դեպքում՝ անհայտ կողմնակի ազդեցությունների դրսևորման կանխման կամ արտադրանքների օգտագործման անվտանգության համար)^[5][6][7]։ Մարդկանց կյանքը բարելավելու նպատակով կենսաբանական գործընթացների, օրգանիզմների կամ համակարգերի կիրառմամբ արտադրանքների ստացումն անվանում են կենսատեխնոլոգիա^[8]։

Կենսաբանական ճարտարագիտությունը դիտարկվում է որպես հարակից ոլորտ, որը կենդանի օրգանիզմների հետ փոխազդեցության և նրանց օգտագործման համար շեշտադրում է ավելի բարձր համակարգային ճյուղերը (երբ կենսաբանական նյութերի ուղղակի օգտագործումը կամ փոփոխումը պարտադիր չէ)։ Այն իրենից ներկայացնում է ճարտարագիտության և բնագիտության կիրառում՝ հյուսվածքների, բջիջների և մոլեկուլների մակարդակում։ Կենսաբանական ճարտարագիտությունը կարող է դիտարկվել որպես կենսաբանական գիտելիքի կիրառում՝ բույսերի և կենդանիների ֆունկցիաների բարելավման նպատակով^[9]։ Կենսաբժշկական ճարտարագիտությունն ավելի ընդհանուր ուղղություն է, որը հաճախ վերածածկում է և կիրառում կենսատեխնոլոգիան (տարբեր նպատակադրումներով), հատկապես կենսաբժշկության կամ քիմիական ճարտարագիտության որոշ ենթաբնագավառներում, որոնցից է հյուսվածքային ճարտարագիտությունը, կենսադեղաբանական ճարտարագիտությունը և գենետիկական ճարտարագիտությունը։

Մարդու կողմից վաղ ժամանակներում ստեղծված գյուղատնտեսության բնագավառներն ամբողջությամբ համապատասխանում են հետևյալ սահմանմանը. կենսատեխնոլոգիական համակարգի կիրառմամբ արտադրանքի ստացում։ Բույսերի կուլտիվացումը կարելի է դիտարկել որպես ամենահին կենսատեխնոլոգիական գործունեություն։

Նեոլիթյան հեղափոխությունից ի վեր գյուղատնտեսությունը սննդարտադրության գերիշխող ուղի էր։ Կենսատեխնոլոգիայի զարգացման վաղ փուլերում ֆերմերներն ընտրում և խաչասերում էին լավագույն հատկանիշներով բույսերը, որոնք օժտված էին բարձր բերքատվությամբ՝ աճող բնակչության պահանջները բավարարող քանակով սնունդ արտադրելու համար։ Մշակաբույսերի ավելացման և մշակատարածությունների ընդարձակման հետ դժվար էր դրանք պահպանելը, ուստի պարզվեց, որ որոշ օրգանիզմներ և նրանց արտադրանքները կարող են արդյունավետորեն պարարտացնել, վերականգնել ազոտը և վերահսկել պեստիցիդները։ Ժամանակի ընթացքում ֆերմերներն առանց դիտավորության սկսեցին փոփոխել իրենց մշակաբույսերի գենետիկան, դրանք ներմուծելով նոր միջավայրեր և խաչասերելով այլ բույսերի հետ։ Սա կենսատեխնոլոգիայի առաջին կիրառումներից էր։

Այդ գործընթացերն ընդգրկված էին գարեջրի խմորման^[10]։ Դրանք օգտագործվում էին վաղ Միջագետքում, Եգիպտոսում, Չինաստանում և Հնդկաստանում, և կրկին կիրառում էին նույն հիմնական կենսաբանական մեթոդները։ Խմորման ընթացքում ածիկի հատիկների (պարունակում են ֆերմենտներ) օսլան փոխակերպվում է շաքարի, այնուհետև ավելացնում են հատուկ խմորասնկեր՝ գարեջրի արտադրման համար։ Այդ ընթացքում տեղի է ունենում հատիկների ածխաջրերի ճեղքում մինչև ալկոհոլներ, որոնցից է էթանոլը։ Ավելի ուշ, այլ կուլտուրաների միջոցով իրականացվեց կաթնաթթվային խմորում, որի արդյունքում ստացվեցին այլ մթերքներ, ինչպիսին է սոյայի սոուսը։ Խմորումն այդ ժամանակաշրջանում օգտագործվում էր թթխմորի ստացման համար։ Սակայն, խմորման գործընթացն ամբողջությամբ պարզաբանված չէր մինչև 1857 թվականին Լուի Պաստյորի աշխատանքների իրականացումը։ Դա կենսատեխնոլոգիայի առաջին կիրառումն էր սննդի մի աղբյուրը մյուսին փոխակերպելու համար։ Մինչև Չարլզ Դարվինի աշխատանքները, կենդանաբանները և բւսաբաններն արդեն օգտագործում էին ընտրողական խաչասերումը։ Դարվինը մարմնավորեց այդ ամենը տեսակների փոփոխման մասին իր գիտական հետազոտություններով։ Ի վերջո այդ ամենը նպաստեց Դարվինի բնական ընտրության մասին տեսության ձևակերպմանը^[11]։

Հազարամյակներ շարունակ ընտրողական խաչասերումն օգտագործվել է սննդում օգտագործվող մշակաբույսերի և կենդանատեսակների հատկանիշների բարելավման նպատակով։ Ընտրողական խաչասերման դեպքում, անհրաժեշտ օգտակար հատկանիշներով օրգանիզմները խաչասերվում էին, նույն հատկանիշներով սերունդ ստանալւ նպատակով։ Օրինակ՝ այս մեթոդը կիրառվել է եգիպտացորենի դեպքում, ավելի խոշոր ու քաղցր հատիկներ ստանալու նպատակով^[12]։

20-րդ դարի սկզբներին գիտնականներն ավելի խորը ուսումնասիրեցին մանրէաբանությունը և հատուկ սննդատեսակների ստացումը։ 1917 թվականին Խայիմ Վեյցմանն առաջինն օգտագործեց մաքուր մանրէաբանական կուլտուրան արտադրական գործընթացում։ Այդ գործընթացն եգիպտացորենի օսլայից ացետոնի արտադրության համար Clostridium acetobutylicum-ի կիրառումն էր, որն անհրաժեշտ էր Միացյալ Թագավորությանը Առաջին համաշխարհային պատերազմի ընթացքում պայթուցիկների արտադրության համար^[13]։

Կենսատեխնոլոգիան հանգեցրեց հակաբիտիկների ստացման։ 1928 թվականին Ալեքսանդր Ֆլեմինգը հայտնաբերեց Penicillium բորբոսասունկը։ Նրա աշխատանքները հանգեցրեցին Հովարդ Ֆլորիի, Էռնստ Չեյնի և Նորման Հիթլիի կողմից հակաբիոտիկային միացության մաքուր ձևով անջատման՝ պենիցիլինի ստացման։ 1940 թվականին պենիցիլինը հասանելի դարձավ մարդկանց մոտ բակտերիալ վարակների բուժման համար^[12]։

Ժամանակակից կենսատեխնոլոգիայի սկիզբ է համարվում 1971 թվականը, երբ գեների սփլայսինգի հետ կապված Փոլ Բերգի (Սթենֆորդ) փորձարկումները հաջողության հասան։ 1972 թվականին Հերբերտ Բոյերը (Կալիֆոռնիայի համալսարան, Սան Ֆրանցիսկո) և Սթենլի Կոհենը (Սթենֆորդ) նշանակալիորեն զարգացրեցին նոր տեխնոլոգիան՝ գենետիկական նյութը տեղափոխելով բակտերիայի մեջ այնպես, որ այն հնարավոր լիներ վերարտադրել։ Կենսատեխնոլոգիական արդյունաբերության մասնավոր կիրառումը նշանակալիրեն ընդլայնվեց 1980 թվականի հունիսի 16-ին, երբ ԱՄՆ գերագույն դատարանը որոշում կայացրեց, որ գենետիկորեն մոդիֆիկացված միկրոօրգանիզմը կարող է պատենտավորվել Diamond v. Chakrabarty դեպքում^[14]։ General Electric-ում աշխատող Անանդա Չակրաբարթին փոփոխել էր Pseudomonas ցեղի բակտերիան, որն ունակ էր քայքայել անմշակ նավթը։ Նա ծրագրել էր այն օգտագործել նավթի վերամշակման գործընթացում։ Չակրաբարթիի աշխատանքը ոչ թե գենային մանիպուլյացիա էր, այլ Pseudomonas բակտերիաների շտամների միջև ամբողջական օրգանոիդների փոխանցում։

2008 թվականին նախատեսվում էր 12.9% արդյունաբերական աճ։

Կենսատեխնոլոգիայի հաջողությանը նպաստեց նաև մտավոր սեփականության իրավունքների մասին օրենքների բարելավումը և պարտադրումն ամբողջ աշխարհում, ինչպես նաև ծերացման և հիվանդությունների դեմ պայքարելու համար ԱՄՆ բնակչության պահանջարկը բժշկական և դեղաբանական արտադրանքների նկատմամբ^[15]։

Կենսավառելիքի նկատմամբ պահանջարկի մեծացումը լավ նորություն է կենսատեխնոլոգիայի համար, քանի որ ԱՄՆ Էներգիայի բաժանմունքի ներկայացրած տվյալներով էթանոլի օգտագործումը մինչև 2030 թվականը կարող է նվազեցնել ԱՄՆ-ում բենզինային վառելիքի սպառումը մինչև 30%։ Կենսատեխնոլոգիան հնարավորություն տվեց ԱՄՆ գյուղատնտեսական արտադրությանն արագորեն բարձրացնել եգիպտացորենի և սոյայի մատակարարումը՝ կենսավառելիքների գլխավոր աղբյուրները, ստեղծելով գենետիկորեն մոդիֆիկացված սերմեր, որոնք կայուն են պեստիցիդների և չորացման նկատմամբ։ Մեծացնելով գյուղատնտեսական արտադրողականությունը, կենսատեխնոլոգիան խթանում է կենսավառելիքի արտադրությունը^[16]։

Կենսատեխնոլոգիան կիրառվում է 4 հիմնական արդյունաբերական ոլորտներում, այդ թվում առողջապահություն (բժշկական), եգիպտացորենի արտադրություն և գյուղատնտեսություն, հատիկավոր բույսերի և այլ արտադրանքների ոչ սննդային (արդյունաբերական) կիրառում (օրինակ՝ կենսաքայքայվող պլաստիկներ, բուսայուղեր, կենսավառելիքներ) և միջավայրային կիրառումներ։

Օրինակ՝ կենսատեխնոլոգիայի կիրառություններից մեկը միկրոօրգանիզմների ուղղակի օգտագործումն է օրգանական արտադրանքների ստացման համար (գարեջրի և կաթի արտադրություն)։ Մեկ այլ օրինակ է բնության մեջ գոյություն ունեցող բակտերիաների կիրառումը հանքարդյունաբերության մեջ՝ կենսաբանական եղանակով։ Կենսատեխնոլոգիան կիրառվում է նաև թափոնների վերամշակման, արտադրական թափոններով աղտոտված տարածքների մաքրման (բիոռեմեդիացիա), նաև կենսաբանական զենքի ստացման համար։

Կենսատեխնոլոգիայի ուղղություններից են, օրինակ՝

• Կենսաինֆորմատիկան, որն անվանում են ոսկե կենսատեխնոլոգիա, կենսաբանական խնդիրներն ուսումնասիրում է համակարգչային տեխնիկաներով և հնարավոր է դարձնում կենսաբանական տվյալների արագ ստացումը, ինչպես նաև վերլուծությունը։ Այս ոլորտն անվանում են նաև համակարգչային կենսաբանություն։ Այն կարող է բնութագրվել որպես կենսաբանության կոնցեպտուալացում մոլեկուլների մակարդակում, այնուհետև ինֆորմատիկայի տեխնիկաների կիրառմամբ այդ մոլեկուլների հետ կապված ինֆորմացիայի պարզեցում և վերլուծություն^[17]։ Կենսաինֆորմատիկան էական դեր է կատարում տարբեր բնագավառներում, ինչպիսիք են ֆունկցիոնալ գենոմիկան, կառուցվածքային գենոմիկան և պրոտեոմիկան և հանդիսանում է կենսատեխնոլոգիայի ու դեղագործության գլխավոր բաղադրիչ^[18]։
• Այսպես կոչված կապույտ կենսատեխնոլոգիան հիմնված է ծովային ռեսուրսների շահագրծմամբ արտադրանքների և արդյունաբերական կիրառությունների վրա^[19]։ Կենսատեխնոլոգիայի այս ճյուղն ամենակիրառականն է վերամշակման և այրման արտադրությունների համար, որոնց հիմքում ֆոտոսինթետիկ միկրոջրիմուռներից կենսայուղերի ստացումն է^[19][20]։
• Կանաչ կենսատեխնոլոգիան կիրառվում է գյուղատնտեսական գործընթացներում։ Օրինակ՝ բույսերի ընտրությունը և ընտելացումը միկրոկլոնալ բազմացման միջոցով։ Մեկ այլ օրինակ է տրանսգենային բույսերի ստացումը, որոնք կարող են աճել հատուկ միջավայրերում քիմիական միացությունների առկայության կամ բացակայության պայմաններում։ Կանաչ կենսատեխնոլոգիան կարող է ստեղծել ավելի բնապահպանական լուծումներ, քան արդյունաբերական գյուղատնտեսությունը։ Դրա վառ օրինակն է այնպիսի բույսերի ստեղծումը, որոնք կարող են արտադրել պեստիցիդներ, դրանով նվազեցնելով պեստիցիդների արտաքին կիրառումը, օրինակ Bt եգիպտացորենը։ Սակայն կանաչ կենսատեխնոլոգիայի արտադրանքների ավելի բնապահպանական լինելը դեռևս վիճարկելի է^[19]։ Այն հաճախ դիտարկվում է որպես կանաչ հեղափոխության մի փուլ, որը կարող է տեխնոլոգիաների կիառմամբ բույսերի բիոտիկ և աբիոտիկ սթրեսին հակառակ ավելի բերքատու և կայուն արտադրանքի ստացմամբ աշխարհը սովից փրկելու ուղի լինել, ապահովելով բնապահպանական պարարտանյութերի և կենսապարարտանյւթերի կիրառումը։ Այն հիմնականում կենտրոնացած է գյուղատնտեսության կատարելագործման վրա^[19]։ Մյուս կողմից էլ կանաչ կենսատեխնոլոգիայի որոշ կիրառություններ ներառում են միկրոօրգանիզմների միջոցով թափոնների մաքրումը և նվազեցումը^[19][21]։
• Կարմիր կենսատեխնոլոգիան բժշկական և դեղաբանական արտադրություններում և առողջապահության մեջ կենսատեխնլոգիայի կիրառումն է^[19]։ Այս ճյւղն ընդգրկում է պատվաստանյութերի և հակաբիոտիկների ստացումը, վերականգնողական թերապիաները, արհեստական օրգանների և հիվանդությունների նոր ախտորոշման մեթոդների ստեղծումը^[19], ինչպես նաև հորմոնների, բնային բջիջների, հակամարմինների, si-ՌՆԹ-ների և ախտորոշիչ թեստերի ստացումը^[19]։
• Հայտնի է նաև արդյունաբերական կենսատեխնոլոգիան, որը կիրառվում է արդյունաբերական գործընթացներում։ Օրինակ՝ այնպիսի օրգանիզմների ստացում, որոնք արտադրում են օգտակար քիմիական միացություններ։ Մեկ այլ օրինակ է ֆերմենտների կիրառումը որպես արդյունաբերական կատալիզատորներ՝ արժեքավոր քիմիական միացությունների արտադրման կամ վնասակար (աղտոտող) քիմիական միացությունների քայքայման համար։ Սպիտակ կենսատեխնոլոգիան ի տարբերություն ավանդական արդյունաբերության ձգտում է քիչ ելանյութերի կիրառմամբ ստանալ արդյունաբերական արտադրանքներ^[22][23]։
• Դեղին կենսատեխնոլոգիան վերաբերում է կենսատեխնոլոգիայի կիրառմանը սննդի արտադրությունում, օրինակ՝ խմորման միջոցով գինու, պանրի և գարեջրի արտադրությունում^[19]։ Այն կիրառվել է նաև միջատների դեպքում։ Այն ներառում է կենսատեխնոլոգիայի վրա հիմնված ուղղություններ՝ վնասակար միջատների քանակի վերահսկման, հետազոտությունների մեջ նրանց գեների կամ ակտիվ բաղադրիչների բնութագրման և օգտագործման, կամ գյուղատնտեսության, բժշկության և այլ տարբեր բնագավառներում կիրառման համար^[24]։
• Մոխրագույն կենսատեխնոլոգիան նվիրված է միջավայրային կիրառություններին և կենտրոնացած է կենսաբազմազանության պահպանման և աղտոտիչների վերաբաշխման remotion վրա^[19]։
• Շագանակագույն կենսատեխնոլոգիան փոխկապակցված է չոր տարածքների և անապատների վերահսկման հետ։ Դրա կիրառություններից մեկը բարձր արդյունավետությամբ սերմերի ստացումն է, որոնք կայուն են միջավայրի ծայրահեղ պայմաններում և չորային տարածքներում, ինչն էլ փոխկապակցված է նորարարության, գյուղատնտեսական տեխնիկաների ստեղծման և ռեսուրսների կառավարման հետ^[19]։
• Մանուշակագույն կենսատեխնոլոգիան փոխկապակցված է կենսատեխնոլոգիայի հետ կապված օրենքների, էթիկական և փիլիսոփայական հարցերի հետ^[19]։
• Մութ կենսատեխնոլոգիան փոխկապակցված է կենսաբանական ահաբեկչության կամ կենսաբանական զենքի և կենսաբանական պատերազմի հետ, որում օգտագործվում են միկրոօրգանիզմներ և տոքսիններ, որոնք առաջացնում են մշակաբույսերի, կենդանիների և մարդկանց հիվանդություններ ու մահ^[19][25]։

Բժշկություն

Բժշկության մեջ ժամանակակից կենսատեխնոլոգիան բազմաթիվ կիրառություններ ունի այնպիսի բնագավառներում, որոնցից են դեղանյութերի հայտնաբերումը և արտադրումը, ֆարմակոգենոմիկան և գենետիկական թեստավորումը (կամ գենետիկական սքրինինգը)։

Ֆարմակոգենոմիկան (ֆարմակոլոգիայի և գենմիկայի համակցումը) տեխնոլոգիա է, որն ուսումնասիրում է, թե ինչպես է գենետիկան ազդում անհատի օրգանիզմի կողմից դեղամիջոցների նկատմամբ պատասխանի գործընթացում^[26]։ Այս բնագավառի հետազոտողներն ուսումնասիրում են գենետիկական փոփոխականության ազդեցությունը հիվանդների մոտ դեղերի նկատմամբ պատասխանում՝ համեմատելով գեների էքսպրեսիան կամ եզակի նուկլեոտիդային պոլիմորֆիզմը դեղամիջոցի արդյունավետության կամ տոքսիկության հետ^[27]։ Ֆարմակոգենոմիկայի նպատակը դեղամիջոցային թերապիայի օպտիմալացումն է՝ հիվանդի գենոտիպին համապատասխանեցումը, նվազագույն կողմնակի ազդեցություններով առավելագույն արդյունավետության հասնելը^[28]։ Այսպիսի ուղղությունները խոստումնալից են անհատականացված դեղամիջոցների ստացման գործընթացում, երբ դեղամիջոցը և նրա համակցությունները օպտիմալացվում են յուրաքանչյուր անհատի եզակի գենետիկային համապատասխան^[29][30]։

Կենսատեխնոլոգիան նպաստել է ավանդական փոքր մոլեկուլային դեղանյութերի հայտնաբերմանն ու արտադրությանը, ինչպես նաև կենսատեխնոլոգիական արտադրության դեղամիջոցների՝ կենսադեղանյութերի ստացմանը։ Ժամանակակից կենսատեխնոլոգիան կարող է կիրառվել արդեն գոյություն ունեցող դեղամիջոցների հեշտ ստացվող և էժան տարբերակների արտադրման համար։ 1978 թվականին Genentech ընկերությունն ինսուլինի գենով պլազմիդային վեկտորն աղիքային ցուպիկի մեջ ներմուծելով արտադրեց մարդու սինթետիկ ինսուլին։ Ինսուլինը լայնորեն կիրառվում է շաքարային դիաբետի բուժման համար։ Նախկինում այն ստացվում էր խոշոր եղջերավոր կենդանիների կամ խոզերի ենթաստամոքսային գեղձից լուծամզման միջոցով։ Գենետիկորեն մոդիֆիկացված բակտերիաների միջոցով հնարավոր է ստանալ մարդու սինթետիկ ինսուլինի մեծ քանակություններ, ընդ որում՝ ցածր արժեքով^[31][32]։ Կենսատեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս նաև գենային թերապիայի դեղանյութերի ստացման համար։ Կենսատեխնոլոգիայի կիրառումը որպես հիմնարար գիտություն (Մարդու գենոմ ծրագրի միջոցով) նպաստել է նաև կենսաբանության բնագավառում եղած գիտելիքների խորացմանը։ Նորմալ և հիվանդությունների կենսաբանության բնագավառում գիտելիքների ավելացմանը զուգընթաց մեծացել է նաև անբուժելի հիվանդությունների բուժման համար նոր դեղամիջոցների ստացման հնարավորությունը^[32]։

Գենետիկական թեստավորումը հնարավորություն է տալիս գենետիկորեն ախտորոշել ժառանգական հիվանդությունները և կարող է օգտագործվել երեխայի ծնողների (գենետիկական մայր կամ հայր) կամ ընդհանրապես անձի նախնիների ճանաչման գործընթացում։ Ի լրացումն առանձին գեների մակարդակում քրոմոսոմների ուսումնասիրմանը, գենետիկական թեստավորումն ընդգրկում է կենսաքիմիական թեստեր՝ հնարավոր գենետիկական հիվանդությունների առկայության կամ գեների մուտացիաների հետ փոխկապակցված գենետիկական խանգարումների զարգացման բարձր ռիսկի հայտնաբերման համար։ Գենետիկական թեստավորմամբ նույնականացվում են քրոմոսոմների, գեների կամ սպիտակուցների փոփոխությունները^[33]։ Հիմնականում թեստավորումը կիրառվում է ժառանգական խանգարումների հետ փոխկապակցված փոփոխությունների հայտնաբերման նպատակով։ Գենետիկական թեստը կարող է հաստատել կամ ժխտել ենթադրելի գենետիկական վիճակը կամ օգնել որոշել տվյալ անձի մոտ գենետիկական խանգարման զարգանալու հնարավորությունը։ 2011 թվականի տվյալներով կիրառության մեջ են հարյուրավոր գենետիկական թեստեր^[34][35]։ Գենետիկական թեստավորումը կարող է բարձրաձայնել էթիկական կամ հոգեբանական խնդիրներ։ Այն սվորաբար ւղեկցվում է գենետիկական խորհրդակցությամբ։

Գյուղատնտեսություն

Գենետիկորեն մոդիֆիկացված մշակաբույսերը (կամ կենսատեխնոլոգիական մշակաբույսերը) այն բույսերն են, որոնց ԴՆԹ-ն փոփոխվել է գենետիկական ինժեներիայի տեխնիկաներով և օգտագործվում են գյուղատնտեսության մեջ։ Շատ դեպքերում, մոդիֆիկացիայի նպատակը նոր հատկանիշի ներմուծումն է, որը բացակայում է բնական տեսակների մոտ։ Կենսատեխնոլոգիական ընկերությունները կարող են նպաստել ապագայում սննդի անվտանգությանը՝ բարելավելով տարածքային գյուղատնտեսության սնուցումը և կենսունակությունը։ Ավելին, մտավոր սեփականության իրավունքների պաշտպանությունը խթանում է ագրոկենսատեխնոլոգիայում մասնավոր ներդրումների կատարումը։ Օրինակ՝ Illinois FARM Illinois-ը նախաձեռնություն է, որի նպատակը սննդի և գյուղատնտեսական նորարարության կատարելագործումն ու կոորդինացումն է ֆերմերների, արդյունաբերության, հետազոտական ինստիտուտների, կառավարության և հասարակական կազմակերպությունների շրջանում։ Բացի այդ, iBIO-ն արդյունաբերական ասոցիացիա է, որը որպես անդամներ ընդգրկում է ավելի քան 500 բնագիտական ընկերություններ, համալսարաններ, ակադեմիական ինստիտուտներ, ծառայություն մատուցողներ և այլ կազմակերպություններ։ Ասոցիացիան իր անդամներին բնութագրում է որպես Իլինոյսը և միջին-արևմտյան շրջանները աշխարհի լավագույն բնագիտական կենտրոններից մեկը դարձնելու գործին նվիրյալներ^[36]։

Մշակաբույսերից են պեստիցիդների^[37], հիվանդությունների^[38], միջավայրի սթրեսային գործոնների^[39], քիմիական միացություններով մշակումների (այսինքն՝ հերբիցիդների^[40]) նկատմամբ կայուն, ինչպես նաև նվազեցված փչացումով^[41] կամ սննդային ավելի բարձր արժեքով բույսերը^[42]։ Ոչ սննդային մշակաբույսերի մեջ են մտնում նրանք, որոնք արտադրում են դեղամիջոցներ^[43], կենսավառելիքներ^[44] և այլ արդյունաբերական օգտակար ապրանքներ^[45], ինչպես նաև բիոռեմեդիացիայի գործընթացում օգտագործվող բույսերը^[46][47]։

Գյուղատնտեսները լայնորեն ընդունել են գենետիկական մոդիֆիկացիայի տեխնոլոգիան։ 1996-2011 թվականների ընթացքում գենետիկորեն մոդիֆիկացված մշակաբույսերով ցանքատարածություններն ավելացել են 94 անգամ` 17,000 կիլոմետր քառակուսուց (4,200,000 ակր) մինչև 1,600,000 կիլոմետր քառակուսի (395 միլիոն ակր)^[48]։ 2010 թվականի տվյալներով աշխարհի ցանքատարածությունների 10%-ը զբաղեցնում են գենետիկորեն մոդիֆիկացված մշակաբույսերը^[48]։ 2011 թվականի տվյալներով 11 տարբեր տրանսգենային մշակաբույսեր մասնավոր ձևով աճեցվել են 29 երկրների 395 միլիոն ակր (160 միլիոն հեկտար) տարածությունում։ Այդ երկրներից են՝ ԱՄՆ, Բրազիլիա, Արգենտինա, Հնդկաստան, Կանադա, Չինաստան, Պարագվայ, Պակիստան, Հարավային Աֆրիկա, Ուրուգվայ, Բոլիվիա, Ավստրալիա, Ֆիլիպիններ, Մյանմար, Բուրկինա Ֆասո, Մեքսիկա և Իսպանիա^[48]։

Գենետիկորեն մոդիֆիկացված են այն սննդամթերքները, որոնք արտադրվում են գենային ինժեներիայի մեթոդներով՝ ԴՆԹ-ի փոփոխությամբ ստացված կենդանիների կողմից։ Այս տեխնիկաները հնարավորություն են տալիս նոր հատկանիշներ ներմուծել, ինչպես նաև ավելի լավ վերահսկել սննդի գենետիկական կազմը, քան նախկինում կիրառվող մեթոդները, որոնցից են ընտրողական և մուտացիոն խաչասերումը^[49]։ Գենետիկորեն մոդիֆիկացված մթերքների կոմերցիոն առևտուրը սկիզբ է առել 1994 թվականին, երբ Calgene-ն առաջին անգամ առևտրաշուկա ներմուծեց Flavr Savr լոլիկի տեսակը^[50]։ Գենետիկորեն մոդիֆիկացված մթերքներից ամենամեծ պահանջարկն ունեն սոյան, եգիպտացորենը, կանոլան և բամբակենու յուղը։ Այդ բույսերը ստեղծվել են ախտածինների և հերբիցիդների նկատմամբ կայունության և ավելի բարձր սննդային արժեք ունենալու հատկանիշներով։ Փորձարարական ճանապարհով ստացվել են նաև գենետիկորեն մոդիֆիկացված կենդանիներ։ 2013 թվականի նոյեմբերի տվյալներով դրանք հասանելի չէին առևտրաշուկայում^[51]։ Սակայն 2015 թվականին ԱՄՆ սննդամթերքի և դեղամիջոցների վերահսկման մարմինը հաստատեց առևտրային նպատակով առաջին գենետիկորեն մոդիֆիկացված սաղմոնի արտադրումը և սպառումը^[52]։

Ներկայումս գոյություն ունի գիտական կոնսենսուս^{[53][54][55][56][57][58][59]} այն մասին, որ առևտրաշուկայում առկա գենետիկորեն մոդիֆիկացված մշակաբույսերից ստացված սննդամթերքը ավելի շատ վտանգ չի ներկայացնում մարդու առողջության համար, քան ավանդական սննդամթերքը^{[60][61][62][63][64][65][66]}, սակայն յուրաքանչյուր գենետիկորեն մոդիֆիկացված սննդամթերք մինչև շրջանառության մեջ մտնելը թեստավորվում է^[67][68][69]։ Չնայած այդ ամենին, հասարակ մարդիկ ավելի քիչ են վստահում գենետիկորեն մոդիֆիկացված սննդին, քան գիտնականները^{[70][71][72][73]}։ Տարբեր երկրներում գենետիկորեն մոդիֆիկացված օրգանիզմների օրենսդրական և վերահսկող մեխանիզմները տարբեր են։ Որոշ երկրներում դրանք արգելված են կամ սահմանափակված, որոշ երկրներում էլ թույլատրված են, սակայն վերահսկման տարբեր մեխանիզմների կիրառումով^{[74][75][76][77]}։

Գենետիկորեն մոդիֆիկացված մշակաբույսերն ունեն նաև էկոլոգիական առավելություններ, եթե նրանց կիրառումը չի չարաշահվում^[78]։ Սակայն, ընդդիմադիրները

However, opponents have objected to GM crops per se on several grounds, including environmental concerns, whether food produced from GM crops is safe, whether GM crops are needed to address the world's food needs, and economic concerns raised by the fact these organisms are subject to intellectual property law.

Արդյունաբերական կենսատեխնլոգիան, որը Եվրոպայում ավելի հայտնի է որպես սպիտակ կենսատեխնոլոգիա, կենսատեխնոլոգիայի կիրառումն է արդյունաբերական նպատակներով, այդ թվում արդյունաբերական խմորման գործընթացում։ Այն ներառում է բջիջների կիրառումը, ինչպիսիք են միկրոօրգանիզմները, կամ բջիջների բաղադրիչները, որոնցից են ֆերմենտները։ Վերջիններս կիրառվում են արդյունաբերական տեսանկյունից օգտակարարտադրանքների ստացման համար, օրինակ՝ քիմիական միացություններ, սննդամթերք և կենդանական կեր, դետերգենտներ, թուղթ և կակղան, կտորեղեն և կենսավառելիքներ^[79]։ Վերջին տասնամյակներին նշանակալի առաջընթաց է գրանցվել այնպիսի գենետիկորեն մոդիֆիկացված օրգանիզմների ստացման գործընթացում, որոնք ընդլայնում են կիրառման բազմազանությունը և արդյունաբերական կենսատեխնոլոգիայի տնտեսական կենսունակությունը economical viability of industrial biotechnology. Արդյունաբերական կենսատեխնոլոգիան ակտիվորեն զարգացնում է վերականգնվող հումքից զանազան քիմիական միացությունների և վառելիքների արտադրումը, միաժամանակ նվազեցնելով ջերմոցային գազի արձակումը և հեռանալով բենզինի ու քիմիական միացությունների վրա հիմնված տնտեսությունից^[80]։

Շրջակա միջավայր

Շրջակա միջավայրի վրա կենսատեխնոլոգիաները կարող են ունենալ և՛ դրական, և՛ բացասական ազդեցություն։ Վալերոն և համահեղինակները կարծում են, որ օգտակար կենսատեխնոլոգիայի (օրինակ՝ բիոռեմեդիացիան, որի միջոցով մաքրվում են արտահոսած յուղերը կամ վտանգավոր քիմիական միացությունները) և կենսատեխնոլոգիական ձեռնարկությունների բացասական ազդեցությունները (օրինակ՝ տրանսգենային օրգանիզմներից վայրի շտամներին գենետիկական նյութի անցումը) կարելի է համապատասխանաբար դիտարկել որպես կիրառություններ և հետևանքներ^[81]։ Միջավայրային կամ բնապահպանական կենսատեխնոլոգիայի կիրառման օրինակ է միջավայրի թափոնների մաքրումը, մինչդեռ կենսաբազմազանության կորուստը կամ վնասակար մանրէների բացթղումը շրջակա միջավայր՝ կենսատեխնոլոգիայի հետևանքներ են։

Վերահսկումը

Կառավարությունների կողմից գենետիկական ինժեներիայի վերաբերյալ մոտեցումներն ուղղված են գենետիկական ինժեներիայի կիրառման ռիսկերի գնահատմանն ու վերահսկմանը և գենետիկորեն մոդիֆիկացված օրգանիզմների կատարելագործմանն ու բացթողնմանը, այդ թվում գենետիկորեն մոդիֆիկացված մշակաբույսեր և գենետիկորեն մոդիֆիկացված ձկներ։ Տարբեր երկրներում ԳՄՕ-ների վերաբերյալ կարգավորումները տարբեր են, իսկ ամենաշատ տարբերություններն առկա են ԱՄՆ-ի և Եվրոպայի միջև^[82]։ Տվյալ երկրում կախված գենետիկական ինժեներիայի կիրառման աստիճանից գենետիկական ինժեներիայի արտադրանքների վերահսկումը տարբեր է։ Օրինակ՝ ոչ սննդային օգտագործման բերքը սննդի անվտանգության համար պատասխանատու կազմակերպությունների կողմից հիմնականում չի վերանայվում^[83]։ ԵՄ-ում առանձնացնում են մշակաբույսերի աճեցման թույլտվություն և ներմուծման ու իրացման թույլտվություն։ ԵՄ-ում թույլատրվել է մի քանի տեսակի ԳՄՕ մշակաբույսերի աճեցումը և որոշ ԳՄՕ-ների ներմուծումն ու իրացումը^[84]։ ԳՄՕ-ների կուլտիվացումն առաջ բերեց ԳՄ և ոչ ԳՄ մշակաբույսերի վերաբերյալ քննարկումներ։ ԳՄ մշակաբույսերի կուլտիվացման դրդապատճառները կախված կանոններից տարբեր են^[85]։

1988 թվականին ԱՄՆ-ում կայացած կոնգրեսից հետո Ընդհանուր Բժշկության ազգային ինստիտուտը (Առողջապահության ազգային ինստիտուտ) ստեղծեց կենսատեխնոլոգիայի դասընթացների ֆինանսավորման մեխանիզմ։ Համաշխարհային մասշտաբով համալսարանները մրցակցում են Կենսատեխնոլոգիայի դասընթացների ծրագրերի (Biotechnology Training Programs) իրականացման համար։ Յուրաքանչյուր դրամաշնորհ տրամադրվում է 5 տարի ժամկետով։ Ուսանողները ևս կարող են դիմել և մրցակցել այդպիսի դասընթացներին մասնակցության համար։ Ընտրվելու դեպքում ուսանողին PhD ատենախոսության հետազոտությունների 2 կամ 3 տարվա աշխատանքի համար տրամադրվում է կրթաթոշակ, կեցության և առողջապահական ապահովագրության աջակցություն։ Շուրջ 19 ինստիտուտներ առաջարկում են նմանատիպ ծրագրեր^[86]։ Կենսատեխնոլոգիայի դասընթացն առաջարկվում է նաև հանրային քոլեջներում և բակալավրիատի, մագիստրատուրայի կրթական ծրագրերում։

• Foundation for Biotechnology Awareness and Education,
• A report on Agricultural Biotechnology focusing on the impacts of "Green" Biotechnology with a special emphasis on economic aspects. fao.org.
• US Economic Benefits of Biotechnology to Business and Society Արխիվացված 2011-07-25 Wayback Machine NOAA Economics, economics.noaa.gov
• Database of the Safety and Benefits of Biotechnology – a database of peer-reviewed scientific papers and the safety and benefits of biotechnology.
• What is Biotechnology? – A curated collection of resources about the people, places and technologies that have enabled biotechnology to transform the world we live in today

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական տարբերակը վերցված է Հայաստանի բնաշխարհ հանրագիտարանից, որի նյութերը թողարկված են Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) թույլատրագրի ներքո։