Wat is biotechnologie, waarvoor wordt biotechnologie gebruikt en waarin wordt het toegepast?

Biotechnologie is technologie waarin biologie wordt gebruikt. Het woord biotechnologie is een samenvoeging van het Griekse woord ‘Bios’ dat in het Nederlands vertaald wordt met het woord ‘leven’ en het Griekse woord ‘technikos’ dat vertaald wordt me het woord ‘gebruik’. Letterlijk betekend het woord biotechnologie leven gebruiken of leven toepassen. In de omschrijving van alles wat biotechnologie omvat komt dit ook naar voren. Binnen de biotechnologie wordt gekeken naar praktische toepassing van bacteriën, planten, dieren en andere organismen die tot de biologie worden gerekend. De praktische toepassing van biotechnologie is met name gericht op voedsel, medicijnen en andere producten die vervaardigd kunnen worden uit biologische middelen. Verder wordt biotechnologie ook gebruikt door wetenschappelijke onderzoekers.

Klassieke, industriële en moderne biotechnologie
Biotechnologie kan op verschillende manieren worden ingedeeld en onderverdeeld. Een indeling die veel in de praktijk wordt toegepast is de verdeling tussen klassieke biotechnologie en moderne biotechnologie. Wanneer men de geschiedenis bekijkt kan daar nog een derde vorm van biotechnologie aan worden toegevoegd, namelijk de industriële biotechnologie. De verschillende periodes waarin een bepaald soort biotechnologie werd toegepast kan in de geschiedenis als volgt worden onderverdeeld:

Klassieke biotechnologie: periode tot en met 1940. De ​​​klassieke biotechnologie is gericht op het gebruik van traditionele technieken voor het kweken van planten, gisten, schimmels en bacteriën. In de klassieke biotechnologie werden deze technieken gebruikt voor het produceren van voedingsmiddelen zoals zuivelproducten, graanproducten en alcoholhoudende dranken (gisten). Mensen die biotechnologie gebruikten in de periode voor 1940 hadden nog niet echt in de gaten hoe biotechnologie werkt. Ze wisten hoe ze bepaalde bacteriën, gisten en schimmels moesten beïnvloeden zodat dat de kwaliteit en vorm van voedsel kon worden beïnvloed en verbeterd. Het onderzoek naar micro-organismen was nog beperkt.

Industriële biotechnologie: periode van 1940 tot 1970. Industriële biotechnologie kwam aan de orde in de periode na 1940 en tot 1970. In deze periode kwam men er achter dat micro-organismen invloed hadden op de kwaliteit en houdbaarheid van voedingsmiddelen. Micro-organismen kunnen bepaalde omzettingen verrichten die vervolgens kunnen worden gebruikt voor het produceren van bepaalde producten. Toen men dit proces eenmaal goed onderzocht had paste men het toe op grote schaal in specifieke productieprocessen van de industrie. Hierdoor ontstond de industriële biotechnologie. Daarnaast werden micro-organismen ook gekweekt in ketels die fermentors worden genoemd. In deze ketels wordt een zo gunstig mogelijk klimaat gerealiseerd zodat de micro-organismen enorm kunnen vermenigvuldigen. Tijdens de periode van de industriële biotechnologie begon men ook losse cellen van planten en dieren te kweken. Daarnaast vonden er ook ontwikkelingen plaats die grote invloed hadden op de geneeskunde. Belangrijke voorbeelden hiervan zijn de ontwikkeling van vaccins en antibiotica. In tegenstelling tot de klassieke biotechnologie was de periode van de industriële biotechnologie meer gericht op onderzoeken en toepassen van kennis om biotechnologie op industriële schaal toe te passen. In de procesindustrie werd industriële biotechnologie veel toegepast en dat is tot op heden het geval.

Moderne biotechnologie 1970 tot heden: Op dit moment leven wij in de periode van moderne biotechnologie. In deze periode kan men de informatie gebruiken die in de periode van de industriële biotechnologie is onderzocht en gepubliceerd. Hierdoor kan de biotechnologie moderner worden gemaakt. Het grote verschil met de industriële biotechnologie is dat de moderne biotechnologie ook informatie gebruik uit erfelijk materiaal. Men onderzoekt het DNA en probeert de DNS structuur te begrijpen. Zo onderzoekt men welke mutaties aan het DNA er verantwoordelijk voor zijn dat in bepaalde families specifieke ziektes voorkomen en in andere families minder. Dit is belangrijke informatie die nodig is voor het bestrijden van ziektes en het ontwikkelen van medicijnen. Deze informatie kan daarom goed worden gebruikt door de farmaceutische industrie.

Men probeert tegenwoordig, naast het onderzoeken van DNA, ook het DNA te begrijpen en te beïnvloeden. Dit houdt in dat men genetisch manipuleert. Er ontstaat een nieuw tijdperk van genetische technologie dit wordt ook wel gentechnologie genoemd. In de moderne biotechnologie wordt het DNA van organismes direct aangepast, dit in tegenstelling tot de klassieke biotechnologie waarin het DNA indirect werd aangepast door bijvoorbeeld organismen te kruisen.

Onderverdeling van soorten biotechnologie
Hoewel de onderverdeling die hiervoor werd genoemd heel duidelijk afgebakend lijkt is dat in de praktijk niet het geval. De tijdsindeling is niet zo scherp als hiervoor werd weergegeven. Daarnaast maakte men in de periode van industriële biotechnologie ook gebruik van klassieke biotechnologie. Daarnaast wordt tot op de dag van vandaag gebruik gemaakt van klassieke biotechnologie en industriële biotechnologie. In feite is er geen einddatum te noemen voor de verschillende periodes die verbonden zijn aan biotechnologie. De indeling die genoemd is geeft echter wel duidelijk weer in welke periode een bepaalde vorm van biotechnologie nadrukkelijk naar voren komt.

Moderne biotechnologie zorgt voor maatschappelijke discussie
Tegenwoordig gaat de aandacht van de media en veel opleidingen op het gebied van biotechnologie uit naar de moderne biotechnologie. Hoewel de bestrijding van ziektes en de kwaliteit van de geneesmiddelen aanzienlijk kan worden verbetert is de moderne biotechnologie niet een technologie die zonder kritiek wordt besproken. Er zijn veel maatschappelijke discussies geweest over genetische manipulatie en klonen. Hierbij komt de nieuwsgierigheid van de wetenschap regelmatig in conflict met de ethische aspecten die leven in de maatschappij.

DNA onderzoek door supercomputer

DNA is een enorme informatiebron voor wetenschappers. De afgelopen jaren heeft de wetenschap doormiddel van verschillende onderzoeken getracht het DNA van mensen zo goed mogelijk in beeld te krijgen. De informatie die uit DNA naar voren komt kan van onschatbare waarde zijn voor de medische sector.

DNA onderzoek UMC
Onder leiding van het UMC Groningen heeft een groep internationale wetenschappers in kaart gebracht wat de oorzaken zijn voor honderd ziektes. Het ging hierbij om de aanleg van iemand om een bepaalde ziekte te krijgen. Er werden verschillende chronische ziekten bekeken zoals diabetes,   reuma en glutenallergie. De wetenschappers hebben bij het onderzoek gekeken naar de waarden in het DNA die er voor zorgen dat iemand een bepaalde ziekte kan krijgen. De gegevens die uit dit onderzoek naar voren zijn gekomen worden geregistreerd. Zo ontstaan er patronen die gehanteerd kunnen worden bij DNA onderzoek.

Supercomputer
Aan de hand van de patronen kunnen de oorzaken van chronische ziektes bij mensen beter ik kaart worden gebracht. Een supercomputer moet in de toekomst de verschillende oorzaken van ziekten in een DNA profiel opsporen. Dit is een effectief hulpmiddel voor medisch personeel die daarmee een diagnose kunnen stellen en gericht kunnen behandelen.

Verstoring biologisch proces
Hoofdonderzoeker Dr. Lude Franke geeft aan dat achtduizend mensen deelnamen aan het onderzoek. Hij concludeert dat verandering in het DNA er voor zorgen dat het biologisch proces in een menselijk lichaam wordt verstoord. Met name het afweersysteem is van groot belang. Wanneer dit systeem verstoord raakt kan dit tot een ziekte leiden.

Doorbraak
Door de ontwikkelingen in het DNA onderzoek kunnen nieuwe behandelingsmethoden worden ontwikkeld. Ook kunnen nieuwe medicijnen worden gefabriceerd door de farmaceutische industrie. Volgens Franke zal dit de komende tien jaar nog niet lukken.  Er moet nog meer onderzocht worden. Het is volgens Franke een doorbraak dat er grote hoeveelheden genetische gegevens tegelijk kunnen worden onderzocht. De resultaten van het onderzoek van het UMC Groningen staan in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Genetics.