Wat is Biotechnologie? Biotechnologie is, kort gezegd, de toepassing van technologie op biologische processen. De term is weliswaar tamelijk nieuw, maar de mens maakt al eeuwenlang gebruik van biologische processen bijvoorbeeld bij het maken van zuurkool, het maken van kaas en het brouwen van bier. Ook het veredelen van gewassen en het fokken van dieren valt hieronder. Biotechnologie ontwikkelt zich momenteel razendsnel, mede onder invloed van allerlei technologische ontwikkelingen.
Onderzoek en ontwikkeling in de Biotechnologie
Het potentieel van biotechnologie is erg groot: het kan een belangrijke bijdrage leveren aan het bereiken van de duurzame ontwikkelingsdoelstellingen van de Verenigde Naties en de Europese Unie en nationale doelstellingen op het terrein van een circulaire economie, gezondheid en verduurzaming van de voedselproductie. Daarnaast kan biotechnologie belangrijke bijdragen leveren aan de volksgezondheid, bijvoorbeeld bij de bestrijding van infectieziekten, behandeling van kanker en het voorkomen of behandelen van erfelijke aandoeningen. Al deze ontwikkelingen roepen echter ook juridische, maatschappelijke, ethische en economische vragen op. Zo moet de regelgeving ruimte bieden voor innovatie, terwijl ook de risico’s voor mens en milieu beperkt moeten worden. De opvattingen over wat wenselijk is en wat niet lopen nogal uiteen, bijvoorbeeld als het gaat om aanpassing van menselijke embryo’s en dieren en genetische modificatie van gewassen. Dat vraagt op korte termijn om weloverwogen keuzes.
Toepassingen van biotechnologie
De Organisation for Economic Cooperation and Development (OECD) hanteert de volgende definitie van biotechnologie: Biotechnologie is de toepassing van wetenschap en technologie op levende organismen of delen daarvan, op producten en op modellen van levende organismen, met als doel om levende of niet-levende materialen te veranderen voor de productie van kennis, goederen en diensten. Biotechnologie bestrijkt een zeer breed terrein en maakt gebruik van biologische systemen, organismen of derivaten om producten en processen te ontwikkelen of te maken voor zeer diverse toepassingen. Het omvat een breed scala aan wetenschappelijke disciplines als biologie, scheikunde, genetica, microbiologie, moleculaire biologie en andere disciplines om biologische systemen te manipuleren en te benutten voor praktische toepassingen. Biotechnologie kan op een groot aantal gebieden worden gebruikt, waaronder de landbouw, milieu, industrie en de gezondheidszorg. Hieronder zijn enkele belangrijke aspecten en toepassingen van biotechnologie weergegeven:
- Medische biotechnologie: dit omvat het gebruik van biotechnologische hulpmiddelen en technieken om nieuwe medicijnen, vaccins, diagnostische tests en therapieën te ontwikkelen. Het omvat ook genetische manipulatie om genen te modificeren voor verschillende medische doeleinden, zoals gentherapie.
- Landbouw biotechnologie: in de landbouw wordt biotechnologie gebruikt om genetisch gemodificeerde organismen (GGO’s) te ontwikkelen, zoals gewassen die beter bestand zijn tegen plagen, ziekten of omgevingsomstandigheden. Biotechnologie kan ook de gewasopbrengsten verhogen, de voedingswaarde verbeteren en de behoefte aan chemische pesticiden verminderen.
- Industriële biotechnologie: biotechnologie speelt ook een rol bij de productie van industriële materialen, zoals biobrandstoffen, bio plastics en enzymen voor verschillende industriële processen. Het kan ook worden gebruikt bij de behandeling van afvalwater en de bestrijding van vervuiling.
- Milieubiotechnologie: dit vakgebied richt zich op het gebruik van biologische processen om milieuproblemen aan te pakken. Biotechnologische benaderingen kunnen helpen bij het opruimen van vervuilde locaties, het beheren van afval en het bevorderen van duurzame praktijken.
- Bio-farmaceutica: biotechnologie speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling en productie van bio-farmaceutica, waaronder monoklonale antilichamen, insuline en vaccins. Deze producten zijn vaak afkomstig van levende organismen of hun componenten.
- Biomedische technologie: biotechnologie wordt toegepast in medische apparatuur, weefselmanipulatie en regeneratieve geneeskunde om kunstmatige organen, protheses en andere medische technologieën te creëren.
Biotechnologie in de geneeskunde, nader beschouwd
Bij de ontwikkeling en toepassing van biotechnologie in de geneeskunde hebben verschillende technologieën een sleutelrol gespeeld. Zij stelden onderzoekers in staat het begrip van de biologie te vergroten en innovatieve medische behandelingen te ontwikkelen. Enkele van de belangrijkste technologieën zijn:
- Genomic sequencing: High throughput DNA- sequencing technologieën, zoals Next-Generation Sequencing (NGS), hebben een revolutie teweeggebracht in ons vermogen om genetische informatie te lezen en te interpreteren. Dit heeft geleid tot vooruitgang op het gebied van gepersonaliseerde geneeskunde, genomica en het begrip van genetische ziekten.
- CRISPR-Cas9 Gene Editing: De CRISPR-Cas9-technologie maakt nauwkeurige en efficiënte manipulatie van genen mogelijk. Het heeft een enorm potentieel voor het ontwikkelen van therapieën voor genetische ziekten en het modificeren van genomen voor verschillende medische en biotechnologische toepassingen.
- Proteomics: Vooruitgang in massaspectrometrie en eiwitanalysetechnieken heeft een dieper begrip van eiwitstructuren en -functies mogelijk gemaakt. Deze kennis is cruciaal voor de ontwikkeling van geneesmiddelen en de studie van ziekten.
- Bio-informatica: De ontwikkeling van geavanceerde computerhulpmiddelen en databases voor het beheren en analyseren van biologische gegevens is van fundamenteel belang geweest in het biotechnologisch onderzoek. Bio-informatica helpt bij de genomica, proteomica en de ontdekking van geneesmiddelen.
- Synthetische biologie: Dit interdisciplinaire vakgebied combineert biologie, techniek en computerwetenschappen om nieuwe biologische onderdelen, apparaten en systemen te ontwerpen en te construeren. Het heeft potentiële toepassingen bij de synthese van geneesmiddelen, de ontwikkeling van vaccins en de creatie van bio engineered organismen.
- Stamceltechnologie: Vooruitgang in stamcelonderzoek heeft mogelijkheden geopend voor regeneratieve geneeskunde en weefselmanipulatie. Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC’s) maken het genereren van patiëntspecifieke cellijnen voor therapeutische doeleinden mogelijk.
- Bioprocessing en bioproductie: Verbeterde technieken voor het kweken, onderhouden en manipuleren van cellen zijn essentieel voor de biofarmaceutische productie. Dit omvat o.a. bioreactoren en celcultuurtechnologieën.
- Nanotechnologie: Materialen en apparaten op nanoschaal zijn gebruikt bij gerichte medicijntoediening, beeldvorming en diagnostiek. Ze kunnen de effectiviteit van medische behandelingen vergroten en tegelijkertijd de bijwerkingen minimaliseren.
- Beeldvormingstechnologieën: Geavanceerde beeldvormingstechnieken, zoals MRI, CT-scans en PET-scans, zijn onmisbaar geworden voor medische diagnoses, het monitoren van ziekteprogressie en het begeleiden van medische procedures.
- AI en machinaal leren: deze technologieën worden steeds vaker gebruikt bij de analyse van grote biologische datasets, de ontdekking van geneesmiddelen en gepersonaliseerde geneeskunde. Ze helpen bij het identificeren van patronen en inzichten die voor mensen misschien moeilijk te onderscheiden zijn.
- Micro-fluïdische apparaten: Micro-fluïdische apparaten maken nauwkeurige manipulatie van kleine hoeveelheden vloeistoffen mogelijk en worden toegepast bij het screenen van geneesmiddelen, diagnostiek en celcultuur.
- Biologische gegevensopslag: Onderzoekers onderzoeken nieuwe manieren om gegevens in DNA op te slaan en op te halen, wat een potentiële oplossing voor gegevensopslag met hoge dichtheid op de lange termijn biedt.
Lezers die over bovengenoemde technologieën meer informatie willen hebben, verwijs ik graag naar YouTube.
Zoals al eerder gesteld hebben al deze technologieën sterk bijgedragen aan het boeken van vooruitgang in de toepassing van biotechnologie in de geneeskunde. Ze hebben doorbraken mogelijk gemaakt in de ontwikkeling van geneesmiddelen, de diagnose van ziekten en het begrip van biologische processen, waardoor uiteindelijk de gezondheidszorg en de kwaliteit van leven is of kan worden verbeterd. De verwachting is dat voortdurende integratie en ontwikkeling van deze technologieën zal leiden tot nog grotere vooruitgang op het gebied van de biotechnologie en de geneeskunde.
De website van de afdeling Regeneratieve Geneeskunde van de Universiteit Utrecht geeft een mooi inkijkje van wat daar op dit gebied aan onderzoek en ontwikkeling plaatsvindt, welke behandelingen nu al beschikbaar zijn en geeft ook veel achtergrondinformatie over gehanteerde termen, begrippen en technieken.
Vragen, dilemma’s en zorgen met betrekking tot het gebruik van biotechnologie
Een nieuwe technologie roept ook nieuwe vragen en dilemma’s op. Het is daarom van belang zo vroeg mogelijk oog te hebben voor vragen, zorgen en risico’s op het gebied van veiligheid, ethiek en maatschappelijke gevolgen.
Ingrijpen in het DNA, de codetaal van het leven op aarde, roept maatschappelijke discussie op. Het gebruik van gentechnologie om voedingsgewassen aan te passen staat nog altijd volop in de aandacht van consumenten- en milieugroeperingen. Ook in de politiek is dit onderwerp van debat. Centraal staat de discussie over de gevolgen voor mens en milieu. Maar ook vragen over een eerlijke verdeling van kennis en macht zijn belangrijk. Met nieuwe technologieën als precisie editing (bijv. CRISPR-technologie) kan het genetisch materiaal van mensen gericht aangepast worden, bijvoorbeeld om ziekten te genezen. Ook dit is onderwerp van debat. De ethische vraagstukken of en wanneer je in menselijk erfelijk materiaal mag ingrijpen, met mogelijk gevolgen voor het nageslacht, staan hier centraal. Industriële biotechnologie is in het maatschappelijk debat relatief onzichtbaar in Nederland. Daarnaast zijn ontwikkelingen zoals ‘gene drive’, CRISPR-Cas, of synthetische biologie onderwerpen die met enige regelmaat terugkomen in discussies en in de media. Terugkerende fundamentele vragen gaan over veiligheid en ethiek: hoe veilig is het, en is die veiligheid goed gewaarborgd? Wíllen we dit soort toepassingen wel? Kunnen we de gevolgen daarvan voldoende overzien?
Op deze website van NEMO Kennislink vind je tal van artikelen die nader ingaan op bovengenoemde onderwerpen. Ook is hier meer informatie en toelichting te vinden over veel onderwerpen en technieken dit in dit artikel zijn aangehaald.
