Hình 1: Tinh thể insulin
Trong những năm gần đây, công nghệ sinh học đã trở thành lĩnh vực rộng lớn liên quan đến việc sử dụng các hệ thống và sinh vật sống để tạo ra và phát triển các sản phẩm mới. Từ cuối thế kỷ 20 cho đến đầu thế kỷ 21, công nghệ sinh học đã mở ra nhiều lĩnh vực mới và đa dạng như genomics, kỹ thuật gen tái tổ hợp, miễn dịch học và phát triển các phương pháp dược phẩm và xét nghiệm chẩn đoán. Thuật ngữ "công nghệ sinh học" được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1919, khiến nguyên liệu thô trở thành sản phẩm cuối cùng với sự trợ giúp của các sinh vật sống.
Định nghĩa
Hình 2: Máy chụp hình dùng trong công nghệ sinh học
"Công nghệ sinh học" là một khái niệm rộng rãi, bao gồm một loạt các quy trình sửa đổi sinh vật sống để phục vụ con người. Nó có thể áp dụng vào việc sửa đổi động vật thuần tự được chọn lọc và trồng trọt thông qua nhân giống nhân tạo. Công nghệ sinh học cũng liên quan đến việc sử dụng các quy trình di truyền cùng với kỹ thuật nuôi cấy tế bào và mô. Mục tiêu của công nghệ sinh học là nghiên cứu và phát triển các phương pháp sinh học bằng cách sử dụng các sinh vật, hệ thống và quy trình trong các ngành công nghiệp khác nhau để hiểu về khoa học sự sống và cải thiện giá trị của vật liệu và sinh vật như dược phẩm, cây trồng và vật nuôi. Công nghệ sinh học cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ và thực hiện nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực sinh học.
Lịch sử
Hình 3: Sản xuất bia là một ứng dụng sớm của công nghệ sinh học
Dù không phải là lĩnh vực đầu tiên được nhận biết trong lịch sử, nhiều hình thức nông nghiệp có nguồn gốc từ con người đã thích nghi với công nghệ sinh học để tạo ra sản phẩm. Việc trồng cây, ví dụ, có thể được coi là một trong những công nghệ sinh học sớm nhất đã được tìm thấy. Nông nghiệp đã được lý thuyết hóa trở thành phương pháp sản xuất thực phẩm chủ yếu từ thời kỳ Cách mạng Thời đại đồ đá mới. Nhờ công nghệ sinh học sớm, người nông dân sớm nhận ra và nhân giống các loại cây trồng có năng suất cao nhất để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của dân số. Khi các cánh đồng trồng cây ngày càng lớn và khó duy trì, người ta phát hiện ra rằng các sinh vật cụ thể và sản phẩm phụ của chúng có thể tăng cường sự phát triển của cây trồng, điều chỉnh lượng nitơ và kiểm soát bệnh sâu một cách hiệu quả. Trong suốt lịch sử nông nghiệp, nông dân đã vô tình thay đổi di truyền của cây trồng thông qua việc đưa chúng vào môi trường mới và lai tạo chúng với các loại cây khác, mở ra một trong những hình thức đầu tiên của công nghệ sinh học.
Công nghệ sinh học cũng đã đóng góp quan trọng cho việc phát hiện và sản xuất các loại thuốc mới. Ví dụ, vào năm 1928, Alexander Fleming đã phát hiện ra kháng sinh penicillin từ nấm Penicillium. Sản xuất thuốc sản phẩm của công nghệ sinh học cũng đã phát triển và tiếp tục mở ra nhiều cơ hội trong lĩnh vực y tế.
Ứng dụng
Công nghệ sinh học có ứng dụng rộng rãi trong bốn lĩnh vực chính: chăm sóc sức khỏe, sản xuất cây trồng và nông nghiệp, sử dụng các sản phẩm công nghiệp của cây trồng và môi trường.
Trong lĩnh vực y tế, công nghệ sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá dược phẩm và sản xuất thuốc, pharmacogenomics và thử nghiệm di truyền. Pharmacogenomics là công nghệ nghiên cứu ảnh hưởng của gen đến phản ứng của một cá nhân với thuốc. Mục tiêu của dược động học là tìm hiểu cách sử dụng thuốc sao cho hiệu quả tối đa và tác dụng phụ tối thiểu dựa trên kiểu gen của bệnh nhân. Cách tiếp cận này hứa hẹn một tương lai y học cá nhân hóa, trong đó thuốc và phối hợp thuốc được tối ưu hóa cho từng cá nhân dựa trên cấu trúc di truyền độc đáo của mỗi người.
Trong nông nghiệp, công nghệ sinh học đã giúp nông dân nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng thông qua việc chống lại sâu bệnh, điều kiện môi trường căng thẳng và tạo ra các cây trồng có hồ sơ dinh dưỡng tốt hơn. Công nghệ sinh học cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tái chế và xử lý chất thải, làm sạch các vùng bị ô nhiễm do các hoạt động công nghiệp và sản xuất vật liệu sinh học.
Công nghệ sinh học đã mở ra những tiềm năng mới và vượt qua giới hạn của sự sống. Với sự phát triển không ngừng, nó sẽ tiếp tục đóng góp đáng kể cho nhiều lĩnh vực, tạo ra những cơ hội mới và nâng cao chất lượng cuộc sống của chúng ta.
