Biotechnologia

1
13 lat
by in Biotechnologia

Biotechnologia to dynamicznie rozwijającą się dyscyplina nauki, która znajduje zastosowanie zarówno w medycynie, jak i w produkcji przemysłowej. Biotechnologia opiera się na zastosowaniu wielu metod laboratoryjnych stosowanych również w innych naukach biologicznych (w obszarach takich jak: mikrobiologia, hodowla komórkowa, biologia molekularna, biochemia, embriologia, biologia komórkowa, genetyka) i metod z innych dziedzin nauki (między innymi: inżynierii chemicznej, technologiach informacyjnych itd.).

Z powodu dużego wpływu biotechnologii na medycynę w ostatnich latach zaczęto wyodrębniać z niej tak zwaną biotechnologię medyczną. Wykorzystuje ona praktyczne badania naukowe umożliwiając nowe sposoby leczenia pacjentów szczególnie w krajach rozwiniętych. Firmy z branży biotechnologicznej poprzez tworzenie nowych rozwiązań w tej dziedzinie oprócz sukcesu komercyjnego wpłynęły również pozytywnie na możliwość leczenia wielu chorób stanowiących zagrożenie życia pacjentów.

W ostatnich latach dynamiczny rozwój wiedzy z dziedziny biologii molekularnej otworzył nowe, nie poznane uprzednio możliwości. Zastosowanie tej wiedzy w praktyce umożliwiło firmom biotechnologicznym stworzenie technologii, które zaczynają wyraźnie zmieniać sposoby leczenia. Szczególnie szeroko badana jest przez naukowców terapia genowa i terapia komórkowa. Terapia komórkowa wykorzystuje komórki ludzkie do regeneracji zniszczonych lub uszkodzonych narządów i tkanek pacjenta, a terapia genowa polega na umieszczaniu prawidłowych genów bezpośrednio w dotkniętych chorobą komórkach.

Perspektywy rozwoju terapii opartych o biotechnologię są źródłem nadzieji wielu naukowców, choć należy również zauważyć, że wprowadzenie ich masowo do procesu leczenie jest ciągle odległe w czasie. Zupełnie pewnym jest natomiast, że sztuka lekarska w przyszłości opierać się będzie nowoczesnych terapiach wykorzystujących biotechnologię.

Piotr Chomczyński (źródło dziennik.com)

Polak potrafi! – amerykański sen Piotra Chomczyńskiego

0
13 lat
by in Laboratorium

Piotr Chomczyński (źródło dziennik.com)Duża liczba cytowań – powszechne kryterium oceny naukowców – często należy do tych, którzy opracowali w miarę prostą do wykonania, nieskomplikowaną, ale niezwykle skuteczną i użyteczną metodę laboratoryjną. Tak było w przypadku naszego rodaka Prof. Piotra Chomczyńskiego, który stał się jednym z najbardziej cytowanych naukowców naszego dwudziestolecia. Prof. Chomczyński ukończył Wydział Biochemii na Uniwersytecie Warszawskim w 1966, doktorat obronił w Instytucie Biochemii i Biofizyki PAN w Warszawie w 1971, habilitacja zrobił w 1978 r. Następnie pracował jako adiunkt w Instytucie Genetyki i Hodowli Zwierząt PAN w Jastrzębcu i na SGGW. W tym czasie wyjechał na stypendium do USA, a po powrocie do Polski dopadła go polska rzeczywistość: brak pieniędzy na badania oraz czasochłonna metoda izolacji RNA. Metoda ta była podstawą pracy, w której naukowiec starał się zbadać, w jaki sposób hormony wpływają na geny. Ówczesna metoda izolacji RNA polegała na 3 dniowym wirowaniu materiału w niezwykle drogiej jak na Polskie warunki ultrawirówce. Na zachodzie długość eksperymentu rekompensowano większą ilością niezbędnych ultrawirówek, w Polsce niestety jeśli instytut posiadał odpowiednią ultrawirówkę to była ona bardzo oblegana i często niedostępna dla młodego badacza. Wtedy Chomczyński dostrzegł problem i postanowił go pokonać.

W 1983 r. wyjechał do USA, gdzie dopracował swoją metodę i założył firmę produkującą odkryty przez niego odczynnik. W 1986 roku światło dzienne ujrzała jego sztandarowa praca pt. „Jednostopniowa metoda izolacji RNA”, w której opisał prostą i szybką, a zarazem dokładną i tanią metodę izolacji RNA z wykorzystaniem min. chloroformu i metanolu oraz zwykłej, taniej wirówki laboratoryjnej. Niewiele później każdy naukowiec mógł kupić do własnego laboratorium RNA-zol (Tri-zol) – gotowy preparat umożliwiający oddzielanie kwasu RNA w ciągu około jednej godziny.

Jak bardzo nowa metoda ułatwiła życie naukowcom na całym świecie świadczy fakt, że szybko zagościła ona w wielu laboratoriach wypierając starą metodę izolacji. Jednocześnie publikacja Chomczyńskiego „Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate phenol chloroform extraction„, w której ją opisał była do 2002 najczęściej cytowaną pracą naukową w dziedzinie nauk biologii i biochemii (łącznie jego praca była cytowana ok. 50 000 razy co daje mu 17. miejsce wśród najczęściej cytowanych uczonych na świecie!).

Więcej o Prof. Piotrze Chomczyńskim znaleźć można m.in. na wikipedii.

Reakcja PCR

Najważniejsze odkrycia biotechnologii: PCR

1
13 lat
by in Biotechnologia

Reakcja PCRReakcja łańcuchowa polimerazy, PCR (Polymerase Chain Reaction) – jedna z podstawowych metod biotechnologii i biologii molekularnej polega na powielaniu nici DNA z użyciem taq-polimerazy, odpowiednich starterów oraz specyficznych warunków przeprowadzenia reakcji: szeregu następujących po sobie cyklów podgrzewania i ochładzania próbki. Reakcja PCR ma wiele zastosowań min. w medycynie, genetyce, biotechnologii i medycynie sądowej czy paleobiologii.

Ojcem PCR jest Kary Mullis, który w 1993 roku otrzymał za wynalezienie tej techniki nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Kary Banks Mullis, urodził się 28 grudnia 1944, w Lenoir, w północnej Karolinie. W 1966 roku otrzymał tytuł inżyniera z chemii w Instytucie Technologicznym w Dżordżii. Sześć lat później w 1972 otrzymał tytuł doktora z biochemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. W tym samym roku, został adiunktem w zakładzie kardiologii dziecięcej na Uniwersytecie w Kans gdzie zajmował się angiotensyną i fizjologią pęcherzyków płucnych. W 1977 roku rozpoczął pracę w zakładzie chemii farmaceutycznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco gdzie zajmował się endorfinami i receptorami opioidowymi.
Od 1979 roku Kary pracował jako chemik w korporacji Emeryville w Kalifornii podczas siedmioletniej pracy, prowadził tam badania związane z syntezą oligonukleotydów w tym właśnie czasie wynalazł PCR. Co doprowadziło do odkrycia, które stało się jedną z fundamentalnych metod biologii molekularnej?

Jak sam autor przyznał w wywiadzie opublikowanym przez „California Monthly” w 1994: „w latach sześćdziesiątych i wczesnych siedemdziesiątych XX wieku zażywałem dużo LSD, podobnie jak inni pracownicy Uniwersytetu Berkeley. Było to doświadczenie otwierające umysł. Dużo ważniejsze niż jakiekolwiek zajęcia, w których brałem udział.” (źródło: wikipedia).

O tym, że LSD pomogło mu w odkryciu reakcji PCR Karey przyznał się też samemu odkrywcy LSD Albertowi Hofmanowi w czasie sympozjum na temat LSD zorganizowanym na stoletnią rocznicę Alberta Hofmanna.

Początki reakcji PCR nie były łatwe ponieważ polimeraza była niszczona w każdym termicznym cyklu przez wysoką temperaturę stosowaną na początku każdego cyklu replikacji i musiała zostać zastąpiona. W 1986 Mullis zaczął używać (thermophilus aquaticus) Taq polimerazy DNA. Polimeraza Taq jest odporna na ciepło i wystarczy dodać ją tylko raz, na początku reakcji, dzięki czemu reakcja PCR stała się łatwiejsza i mogła podlegać znacznej automatyzacji.
Podstawowe zasady PCR zostały opisane już w 1971 roku przez Kjell Kleppe. Używając replikacji (zasada PCR), wykazał on możliwość podwojenia, a następnie zczterokrotnia małych cząsteczek syntetycznych z pomocą dwóch starterów i DNA-polimerazy.
Mulis zastosował w swoich eksperymentach w termostabilną taq polimerazę oraz pokazał, że łańcuchowa reakcja polimerazy może namnażać produkty nie tylko cztero-krotnie, ale milion-krotnie i więcej.
Kary Mullis nie skończył na pracy z PCR-em – jest autorem kilku dużych innych patentów. Do jego opatentowanych wynalazków obok technologii PCR należy również wynalezienie UV-wrażliwego plastiku, który zmienia kolor w odpowiedzi na światło.

Laboratorium biotechnologia

0
13 lat
by in Laboratorium

Laboratorium biotechnologiczne – jest to miejsce, w którym przeprowadza się eksperymenty naukowe, czyli szereg doświadczeń powtarzanych w zbliżonych warunkach.

Każde laboratorium musi być odpowiednio wyposażone. Wyposażenie laboratorium jest ściśle związane z rodzajem wykonywanych doświadczeń naukowych. Laboratoria w zależności od charakteru doświadczeń jakie się w nich wykonuje przyjmują pewne specjalizacje. Wyróżnić można laboratoria analityczne, w których wykonuje się badania diagnostyczne, laboratoria fizyczne, chemiczne, biologiczne, biotechnologiczne. Laboratoria można również podzielić ze względu na wielkość: mogą być małe, większe lub ogromne hale takie jak małe fabryki lub nawet wielkie kompleksy badawcze wielkości miasta. Innym podziałem jest podział ze względu na stopień bezpieczeństwa. Przyjęto, że laboratoria  można podzielić na 4 grupy tzw. bio-bezpieczeństwa (Biosafety Levels) uzależnione od agresywności organizmów, z którymi pracuje dane laboratorium biotechnologiczne.

  • BSL 1:  laboratorium pracuje z organizmami nie wywierającymi wpływu na zdrowie ludzi i zwierząt. Takie laboratoria wymagają jedynie zachowania podstawowych zasad higieny: zachowania odpowiednich procesów mycia i sanityzacji, właściwej gospodarki odpadami.
  • BSL 2: laboratorium pracuje z organizmami wywierającymi niewielki wpływ na organizm człowieka wywołując choroby o umiarkowanym zagrożeniu, które jednak można leczyć. Laboratoria te wymają warunków stosowanych w BSL1 oraz dodatkowo: odkażania materiału organicznego (krew, wydzieliny, płyny ustrojowe itp.)  odkażania, dezynfekcji powierzchni roboczych.
  • BSL 3: laboratoria pracujące z organizmami wywierającymi poważne skutki dla organizmów, wywołując poważne schorzenia, nawet śmiertelne, przenoszące się drogą powietrzną, które nie zawsze można wylecyć. Laboratoria te wymagają warunków stosowanych w BSL2 oraz dodatkowo: ukierunkowanej wentylacji zapewniającej odpowiedni ruch powietrza oraz jego dezynfekcję, oraz dezynfekcji powierzchni skontaminowanych płynami i aerozolami
  • BSL 4: laboratoria biotechnologiczne pracujące z organizmami oddziałujące w sposób bardzo poważny na organizm człowieka wywołujące poważne choroby często śmiertelne dla których brak jest skutecznej profilaktyki i leczenia. Laboratoria te wymagają warunków stosowanych w BSL3 oraz dodatkowo: dokładnej dezynfekcji i sterylizacji pomieszczeń i ich wyposażenia, dekontaminacji powietrza w pomieszczeniach oraz sterylizacja i dezynfekcja powietrza usuwanego, ścieków, odpadów itd.

Laboratorium biotechnologiczne – jest to miejsce, w którym przeprowadza się eksperymenty naukowe czyli szereg doświadczeń powtarzanych w zbliżonych warunkach.

Każde laboratorium musi być odpowiednio wyposażone. Wyposażenie laboratorium jest ściśle związane z rodzajem wykonywanych doświadczeń naukowych. Laboratoria w zależności od charakteru doświadczeń jakie się w nich wykonuje przyjmują pewne specjalizacje. Wyróżnić można laboratoria analityczne, w których wykonuje się badania diagnostyczne, laboratoria fizyczne, chemiczne, biologiczne, biotechnologiczne. Laboratoria można również podzielić ze względu na wielkość: mogą być małe, większe lub ogromne hale takie jak małe fabryki lub nawet wielkie kompleksy badawcze wielkości miasta. Innym podziałem jest podział ze względu na stopień bezpieczeństwa. Przyjęto, że laboratoria można podzielić na 4 grupy tzw. bio-bezpieczeństwa (Biosafety Levels) uzależnione od agresywności organizmów, z którymi pracuje dane laboratorium biotechnologiczne.

-BSL 1: laboratorium pracuje z organizmami nie wywierającymi wpływu na zdrowie ludzi i zwierząt. Takie laboratoria wymagają jedynie zachowania podstawowych zasad higieny: zachowania odpowiednich procesów mycia i sanityzacji, właściwej gospodarki odpadami.

-BSL 2: laboratorium pracuje z organizmami wywierającymi niewielki wpływ na organizm człowieka wywołując choroby o umiarkowanym zagrożeniu, które jednak można leczyć. Laboratoria te wymają warunków stosowanych w BSL1 oraz dodatkowo: odkażania materiału organicznego (krew, wydzieliny, płyny ustrojowe itp.) odkażania, dezynfekcji powierzchni roboczych.

-BSL 3: laboratoria pracujące z organizmami wywierającymi poważne skutki dla organizmów, wywołując poważne schorzenia, nawet śmiertelne, przenoszące się drogą powietrzną, które nie zawsze można ylecyć. Laboratoria te wymagają warunków stosowanych w BSL2 oraz dodatkowo: ukierunkowanej wentylacji zapewniającej odpowiedni ruch powietrza oraz jego dezynfekcję, oraz dezynfekcji powierzchni skontaminowanych płynami i aerozolami

-BSL 4: laboratoria biotechnologiczne pracujące z organizmami oddziałujące w sposób bardzo poważny na organizm człowieka wywołujące poważne choroby często śmiertelne dla których brak jest skutecznej profilaktyki i leczenia. Laboratoria te wymagają warunków stosowanych w BSL3 oraz dodatkowo: dokładnej dezynfekcji i sterylizacji pomieszczeń i ich wyposażenia, dekontaminacji powietrza w pomieszczeniach oraz sterylizacja i dezynfekcja powietrza usuwanego, ścieków, odpadów itd.

Go to Top