İçindekiler
Dergi Arşivi

21. Yüzyılın Teknolojisi: Biyoteknoloji ve Uygulama Alanları

Eda ÜNAL / Sanayi ve Teknoloji Uzmanı (Bilim ve Teknoloji Genel Müdürlüğü)

 

İlk olarak 1917 yılında Macar mühendis olan Karl Ereky tarafından “Canlıların yardımı ile yapılan tüm üretim işleri” şeklinde tanımlanan Biyoteknoloji, gelişmiş ve modern tekniklerin biyolojik sistemlere uygulanmaya başlamasıyla günümüzde “Bilgi birikimi, ürün ve hizmet üretimi için canlı ve cansız organizmaların değiştirilmesi, bilim ve teknolojinin canlı organizma, parça, ürün ve modellere uygulanması” olarak açıklanmakta ve 21. Yüzyıl için dönüm noktası olan teknolojiler arasında gösterilmektedir. Birçok alanda özellikle küresel problemlerin çözümünde adres gösterilen bu disiplinin sağladığı inovasyon ve teknolojik gelişmeler, onu bilgi iletişim teknolojileri ile birlikte yalnızca AB’de 22 milyon kişilik istihdam yaratan, 1.5 trilyon Euro piyasaya sahip, 21. Yüzyılın en büyük büyüme gösteren sanayilerinden birisi haline getirmiştir.

Biyoteknoloji gıdadan, tarıma, enerjiden çevreye birçok alanda kullanılsa da en genel çerçevesiyle Endüstriyel, Agro ve Medikal Biyoteknoloji olmak üzere üç ana dala ayrılmaktadır. Bu alanlarda son dönemlerde ortaya çıkan eğilim ve ürünler de biyoteknolojinin yaratmış olduğu inanılmaz büyüklükteki ekonomik çıktıyı ve özellikle gelişmiş ülkelerin bu konuya son yıllarda vermiş oldukları yüksek önemi anlayabilmemize yardımcı olacaktır.

Endüstriyel Biyoteknoloji
Endüstriyel biyoteknoloji özellikle 2000’li yıllarda biyoenerji gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına küresel yönelim sonucunda ciddi bir büyüme yakalamış olsa da geçmişi, 1913’lü yıllarda pankreatik özlerden elde edilen proteaz enziminin deterjanlar başta olmak üzere sanayide kullanımına kadar uzanmaktadır. 1960’lı yıllarda bakterilerin enzimlerinden yararlanılmasıyla ekonomik anlamda görünür hale gelmiştir.

Endüstriyel biyoteknolojinin temel ürünleri biyolojik temelli kimyasallar, malzemeler ve yakıtlardır. Modern moleküler biyolojinin tekniklerinin yardımıyla, tekstil, kâğıt ve matbaa gibi düşük ya da düşük-orta teknoloji sınıfında yer alan sanayi proseslerinde katma değeri yükseltme, verimliliği artırma ve çevresel etkileri azaltma gibi avantajlara sahiptir .

Günümüz endüstriyel biyoteknolojisinde; dönüşüm teknolojileriyle diğer kimyasalların üretilmesini ve büyük ölçekte üretim olan platform kimyasalların üretimi birden çok çeşitte biyokütle hammaddelerini biyoyakıt, biyogüç ve biyoürünlere dönüştüren entegre biyorafinerilerin optimize edilmesi, nişasta, selüloz ve diğer biyopolimerlerden oluşturulan biyoplastikler, biyoenzimler ve biyomalzemeler öne çıkan ve önümüzdeki 20 yıl içerisinde ciddi anlamda pazar payına sahip olacak olan proses ve ürünlerdendir .

Medikal Biyoteknoloji
Adından da anlaşılacağı üzere medikal biyoteknoloji insanlığın yararına eczacılık ve tıbbi bilimleri desteklemektedir. Gen ekspresyonuna etki eden moleküler ve hücresel mekanizmalar, hücrenin gelişimi ve hücresel süreçler hakkında insanoğlunun bilgisi ne denli artmışsa; tıbbi ve farmasotik problemlere karşı biyoteknolojik uygulamaların çeşidi de aynı oranda artmıştır

Günümüzde özellikle ilaç endüstrisi için proteinlerin üretilmesinde biyoteknolojik yöntemlerin kullanılmasına oldukça yaygın bir şekilde başvurulmaktadır. Ayrıca bu alanda başta 1986’da onaylanmış olan Hepatit B aşısı olmak üzere geleneksel yönteme göre oldukça güvenilir biyoteknolojik aşılar geliştirilmiştir. Son yıllarda ise, Rekombinant DNA tekniklerinin kullanımı ile HIV aşısının geliştirilmesi yönünde adımlar atılmaktadır. Aşıların yanı sıra son yıllarda antibiyotiklerin aşırı dozlarda kullanılması sonucunda oluşan çoklu ilaç direnciyle başa çıkmak için dirençli genin izlenerek özgün antibiyotiklerin geliştirilmesi de farmasotik biyoteknoloji kapsamındadır.

Kısaca, bir organizmada hastalığa neden olan mutasyona uğramış geni taşıyıcılar yoluyla değiştirme olarak tanımlanabilecek, gen terapisi, biyoteknoloji araştırmalarında gelecek vaat eden alanlardan birisidir. Kistik fibroz, şeker hastalığı, AIDS ve kanser gibi hastalıkların tedavisinde yeni gen terapilerinin geliştirilmesine devam edilmektedir. Ayrıca gen terapisi yoluyla kişiye özel tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi de amaçlanmaktadır .

Vücutta diğer organ ve sistemleri etkilemeden sadece enfeksiyonlu hücreleri hedefleyen ve kontrollü ilaç salım sistemlerinde kullanılan nanopartiküller de hem nanoteknoloji ve biyoteknoloji gibi iki alanın yakınsamasına örnek teşkil etmekte hem de kanser hastalığının tedavisinde umut olmaktadır.

Agrobiyoteknoloji
Agrobiyoteknoloji tarımsal, hayvancılık ve gıda biyoteknolojisi olarak üç alt alana ayrılmaktadır. Tarımsal ürünlerde biyoteknoloji, verim ve kaliteyi sınırlandıran parametreleri yok etmede ve böylelikle ihtiyaç duyulan miktarda ve çeşitte ürünü geliştirmek üzere kullanılmaktadır. Bu amaçlarla bitkiler üzerinde moleküler bitki ıslahı, genetiği değiştirilmiş bitkiler ve moleküler tanı gibi konularda araştırmalar yapılmaktadır.

Kısaca, bitkiye ihtiyacı olduğu besin maddelerini sağlamada ve bunları hücreye almasında yardım eden mikroorganizmalar ve onun ticari formülasyonları olarak tanımlanan biyogübre de tarım sektöründeki biyoteknoloji uygulamalarındandır.

Hayvancılıkta ise moleküler hayvan ıslahı teknikleri kullanılmakta ve böylece besi hayvanlarında kas hücrelerinin çoğalması, süt üretiminin fazlalaşması gibi faaliyetler yürütülmektedir. Bu faaliyetlerin gerçekleştirilmesi için ilk etapta hayvanların genetik haritaları çıkarılmıştır. Üreme biyoteknolojisi ise in-vitro ve in-vivo embriyo üretimi, embriyo transferi, embriyonun dondurulması, manipülasyonu, cinsiyetinin belirlenmesi ve yönlendirilmesi gibi yollara başvurarak doğurganlığın artmasını hedeflemektedir.

Gıda biyoteknolojisi ise özellikle gıda sanayinin daha ekonomik ve verimli çıktılar elde etmesini sağlamayı, kalite ve güvenilirliğin kontrolünü hedeflemekte ve bu amaçla girdilerde biyoteknolojik teknikleri uygulamaktadır. Aslında fermentasyon ve mayalanma gibi proseslerin çok uzun yıllardan beri gıda sektöründe kullanıldığı bilinse de son yıllarda gıdalarda daha çok tat, aroma ve rengin korunması, raf ömrünün, besin değerinin ve sindirilebilirliğinin artırılması için kullanılan enkapsülasyon teknolojisi, gıda sanayinde kullanılacak enzimlerin bakterilerden üretilmesi, probiyotik ürünler, mikroarray üzerine oluşturulmuş tanı ve kitlerin geliştirilmesi üzerinde yoğunlaşılmıştır .