Yayınlar
Doç. Dr. Filiz Gürel, İÜ. Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, filiz@istanbul.edu.tr
Biyolojik sistemleri kullanarak üretim yapmak çok eskilere dayanan bir olgudur. Bir çiftçinin farklı görünümdeki iki yulaf bitkisini çaprazlaması da biyoteknolojidir ki ilk kültür bitkileri modern ziraat gelişmeden önce bu şekilde çiftçiler tarafından üretilmiştir. Şarap, bira, yoğurt ya da sirke yapmak, yiyecekleri uzun süreli saklamak da biyoteknolojidir. Doğaya müdahale etmek, bitkilerden ilaçlar yapmak, yiyeceklerimizi kendi ağız tadımıza uygun hale getirmek insanoğlunun geçmişten süregelen bir alışkanlığıdır. Günümüzde ise biyoteknoloji demek sofistike genetik yöntemlerin kullanıldığı, GDO’ların, klon koyunların, kök hücrelerin üretildiği çok disiplinli popüler bir alandır. Şarap yapımından bizi bu noktaya getiren süreci anlamak için biyolojideki gelişmelere bakmak gerekir. DNA’nın yapısının ortaya çıkarılması, bakterilerde DNA’yı değiştiren enzimlerin bulunması, DNA’dan protein üretiminin çözümlenmesi gibi buluşlar biyolojinin moleküler seviyeye inmesine neden olmuştur. Moleküler biyoloji ve genetikteki bilgi birikimi 80’li yıllardan itibaren büyük ivme kazandı ve bazı radikal bilgilerimiz değişti. 2000’lere doğru moleküler hücre biyolojisinin doğuşuna, insan genom projesine ve biyoinformatik gibi bilgisayar-temelli biyolojiye tanık olduk. Hücredeki reaksiyonların daha iyi anlaşılması onun kimyasal bir fabrika olarak kullanılması düşüncesini getirmiştir. İlk biyoteknoloji firması olan Genentech Inc. bu düşünceyle 1977’de bir insan proteinini (somatostatin), bir yıl sonra insülini genetiği değiştirilmiş bakteri hücresinde üreteceğini açıklamıştı. 1980 yılında Amerikan Yüksek Mahkemesi ilk kez genetiği değiştirilmiş bir canlının patentlenmesini onayladı ve bu patent onayı izleyen yıllarda başka biyoteknoloji firmalarının kurulmasına yol açtı. Sonraki yıllarda biyoteknoloji terapötiklerin (ilaç hammaddeleri), aşıların, biyoplastiklerin, endüstriyel enzimlerin ve transgenik bitkilerin üretildiği milyarlarca dolarlık bir sektör haline geldi ve dünya ekonomisindeki yerini aldı.
BİYOTEKNOLOJİK İLAÇLAR PAHALI ve KİŞİYE ÖZEL
Daha öncede değinildiği gibi hücresel süreçlerle ilgili bilgilerin artışı hücreyi bir “fabrika” gibi kullanabilme olanağı vermiştir. DNA’yı kesen ve birleştiren enzimlerin ve diğer araçların varlığıyla istenen amaç doğrultusunda bir genetiği değiştirilmiş konak organizma tasarlanabilir, bu organizmaya özel bir molekül ürettirilebilir ve izleyen seleksiyon ve fermentasyon prosesleriyle üretime geçilebilir. Koli basili olarak bildiğimiz Escherischia coli iyi bir örnektir. Yapısı üretim için ideal şartlara getirilen E. coli ırkları bir çok büyüme hormonu ve terapötikleri hücre kütlesinin %50’sine kadar kadar üretebilmektedir ( İnterferon, paratiroid hormonu, kolera aşıları, gibi rekombinant ürünlerin yanı sıra doğal olarak ürettiği asparaginaz gibi gıda koruyucuları ve ilaçlar). Diğer yandan, böcek hücre hatlarını virüsle enfekte etmek gibi bir çok yöntem denenmiştir (Bakülovirüs anlatım sistemi). Maya, insan ve bitki hücreleri bakteriye göre daha pahalı ve kaliteli ürün veren konak sistemler. Günümüz itibariyle ABD’de satılan ilaçların %20’ye yakını “genetiği değiştirilmiş” organizmalarda ürettiriliyor. Bu ilaçlar içinde aşılar %37, farmasötikler %10’luk bir oranda. Sonuçta kullandığımız ilaçların çoğu yine geleneksel (kimyasal) yollarla üretiliyor. Ancak, biyoteknolojik farmasötikler arasında hormonlar gibi daha karmaşık yapıda moleküller var ve bunların satış gelirleri oldukça yüksek. Örneğin romatoid artiritte kullanılan Enbrel® bu sınıftaki ilaçlardan biri (2012’de 6.5 milyar dolar satış sağladı), yine kronik böbrek yetmezliğiyle ilişkili anemide kullanılan Epogen® temelde kan yapımında rol oynayan bir hormon (eritropoetin) ve genetiği değiştirilmiş memeli hücrelerine (CHO) ürettiriliyor. Bir diğeri kemoterapi hastalarında enfeksiyonlara karşı kullanılan Neulasta (İlaç isimleri firmaya göre değişebilmektedir). Bu tipte ilaçların geliştirilmesi için patent başvurusu yapan ve biyoteknolojiye yatırımı sürdüren ülkeler arasında Belçika, Finlandiya ve Hollanda başı çekerken; AR&GE, yetişmiş uzman ve yayın sayısında ABD, Singapur ve İsviçre ilder ülkeler (Kaynak : OECD ve Scientific American). Scientific American dergisinin yapmış olduğu ülkeler sıralamasında biyoteknolojik innovasyon bazında Türkiye 33. Sırada (36 ülke arasında) yer almıştır.
Gelecekte, ilaç hammaddeleri üretiminde “sentetik biyoloji”’den yararlanılacak. Daha iyi çözünürlülükte, yapısal stabiliteleri yüksek ilaçlar üretilebilecek. Ayrıca genomikteki ilerlemelere bağlı olarak, hastalık mekanizmalarının daha iyi anlaşılacağı ve kişiye özel ilaç geliştirileceği yönünde öngörüler vardı. 2011’de FDA’nın onayladığı yeni bir ilaç (Zelboraf) bu öngörüleri haklı çıkardı. Deri kanseri hastaları arasında sadece özel bir mutasyonu taşıyanlar için geliştirilen Zelboraf’ın yıllık satış gelirinin 1 milyar dolar olması bekleniyor.
ASPİRDE İNSÜLİN ÜRETİLECEK
Bugün endüstriyel biyoteknoloji olarak tanımlanan sektörlerde çok çeşitli enzimler, gıda katkı maddeleri , amino asitler, biyopolimerler ve antibiyotiklerin bakterilere yaptırıldığı biliniyor. Buradaki temel risk üretildikleri organizmanın ya da DNA’nın kontaminasyonu olabiliyor dolayısıyla test ve tanı sistemleri çok önem taşıyor, ayrıca ürünün bakteride doğru katlanma yapması ve insan sağlığına zarar vermeyecek şekilde üretilmesi gerekiyor. İşte bu zorunluluklar yeni adayların denenmesi için bilim insanlarını zorluyor. Bu adaylardan biri bitkiler. Bugüne kadar gıda, tekstil ve biyoyakıt sektörlerinin merkezinde yer alan bitkiler üretim için de iyi bir konak oluşturuyorlar. Bitkilere genetik müdahale yapılmadan sadece doku kültürü teknolojisiyle (dokuları bir solüsyon içinde büyüterek) bazı maddeler üretilebilir ki bunlar arasında renklendiriciler, antibakteriyeller ve anti-kanser hammaddeleri bulunur. Yani genetiği değiştirmeden bitkide üretim yapılabilir. Biyofarming sektöründe ise genetik yapı değiştirilerek bitkinin normalde üretmediği kimyasallar da üretilebiliyor. Bunlar arasında kolera ve antraks aşısı, interferon, lipaz, antikorlar ve tripsin gibi enzimlerin yanı sıra kollajen ve kartilaj gibi insan dokuları var. Bu üretimler en çok mısır, tütün, patates, pirinç ve deniz yosunlarında yapılıyor. AR-GE aşamasında olan bu sektörde henüz onaylanmış bir ilaç bulunmamakla birlikte 2009 yılında SemBioSys şirketi insülini aspir bitkisinde üretti. Bakteriyel eşdeğerinden farksız olan bu insülin piyasaya sürülme aşamasındadır.
Şekil 1. İnsülin üretimi için yeni aday papatyagiller ailesinden aspir bitkisi.
BİYOYAKIT ÜRETİMİNDE GDO’LAR
Biyolojik bilimlerdeki gelişmeler bu ivmeyle devam ederse üretim ve hizmet sektörlerine daha fazla değer katacak yeni bir ekonomi oluşacaktır. Bu durumun getireceği sonuçlar üzerine OECD “2030 Biyoekonomi” raporu yayınlamıştır. Bu rapora göre, genler ve karmaşık hücresel süreçlere dayanan yeni biyoteknolojik uygulamalar gelecekte en fazla sağlık ve endüstriyel sektörleri etkileyecektir. Küresel nüfus, 2030 yılında daha çok az gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde artarak 8.3 milyara ulaşacaktır. Diğer yandan küresel iklim değişiklikleri ve biyoçeşitlilikteki kayıplar günümüzde dahi tarımda verimi düşürmektedir ve tarımsal alan sıkıntısından çok su azlığı sonucu oluşan kuraklık ve tuzlanma gibi abiyotik stres faktörleri etkili olmaktadır. Özellikle hızla yükselen sıcaklıklar bitkisel patojenlerin hastalıklar oluşturmasına neden oluyor. Raporda bu şartlara dayanıklı yeni GD varyetelerin geliştirilmesi önerilmektedir. Ancak son araştırmalar genetik değişiklik içermeyen yeni yaklaşımların yolda olduğunu gösteriyor. Her durumda pestisit kullanımını elimine ederek toprağın kirlenmesini önleyecek ve klasik ziraatin izlerini ortadan kaldıracak kimyasala dayanmayan yeni bir tarımsal anlayış benimseniyor. Tarımın dışında biyoyakıtlar öne çıkan diğer bir konu. İkinci ve üçüncü nesil biyoyakıtlar çevreyle dost ve gıda olmayan yem bitkilerinden üretilebilecek. Nişasta bazlı biyoetanol üretimi lignoselülozik otsul ve odunsul bitkilere kayacaktır. Lignoselülozik biyoetanolün eldesinde hemiselülozu ve organik atığı şekere çeviren enzimler kullanılmaktadır. Bu enzimlerin katalizini daha iyi bir hale getirmek için British petrol ve DuPont gibi firmalar modern biyoteknolojiye yatırım yapmaktadır.
GELECEKTE BİYOTEKNOLOJİ PAZARLARI
Biyoteknolojiye en fazla yatırım yapan ülke kuşkusuz ABD’dir. Son 10 yılda ilaç geliştirmede dünyadaki toplam AR&GE’nin %64’ünü, biyoteknolojik ilaçlardaki AR&GE’nin ise %80’ini ABD kökenli kuruluşlar yapmıştır. Başlıca kanser, enfeksiyöz ve otoimmün hastalıklar hedef alınırken spesifik örneklerde vardır. Örneğin, deri kanserine karşı virüs bazlı aşılar, yaşlanmaya karşı füzyon proteinleri ya da antisens ilaçlar gibi. Bu ilaçların keşfi ve güvenilir şekilde geliştirilmesi uzun süren pahalı bir süreçtir. 2010 yılında firmaların bu ilaçları geliştirmek için harcadıkları para yaklaşık 67.4 milyar dolardır ki 2008 krizinden sektörün fazla etkilenmediği de gözlenmiştir. ABD’de sadece biyoteknoloji temelli üretim yapan 1600’e yakın firma faaliyettedir. ABD’yi gerek firma sayısında gerekse ihracatta Almanya, Fransa ve İngiltere izler. Biyoteknoloji yoluyla 100’den fazla hastalığa karşı geliştirilmiş çeşitli aşamalarda 400 kadar ilaç ve aşı bulunuyor.
Peki batı tekelinde görünen bu pazarların gelecekteki durumu ne olacak? Daha önce bahsettiğimiz biyoteknolojik innovasyon skoru listesinde ABD’den sonra ikinci konumdaki ülke Singapur. Bu alana yatırım yapan ülkeler içinde Singapur, Çin ve Hindistan dikkat çekmektedir. Hindistan 5 senede 1.7 milyar dolar harcayarak 20’ye yakın biyoteknoloji parkı kurmuştur. Bu ülkeler biyoteknoloji politikalarını ve ticaret altyapılarını hızla oluşturmakta, kamu ve özel sektör ortaklıklarını teşvik etmekte, lise ve üniversite düzeyinde nitelikli insan gücü yetiştirmektedirler. Kısacası iklim değişiklikleri, tarım ve ormancılıkta yaşanan sıkıntılarda ve gerekse biyoyakıt üretimlerinde esas pazarlar yakın gelecekte doğuya kayacaktır.
SONUÇ
Biyoteknolojik üretim yüksek katma değerli ürünler ortaya koymaktadır. Bu sektörün iş modeli innovasyona dayanıyor ve dünyadaki AR&GE yatırımının %20’sini çekebiliyor. Bu nedenle de moleküler biyolojideki bilgilerden beslenen biyoteknolojik üretim ve hizmetler yakın gelecekte çok daha hedefli ve güvenilir bir hale gelecek. İnsana gen terapisinde, transgenik bitki üretimlerinde, kök hücre tedavilerinde önemli gelişmeler olacak. İlaçta “farmakogenomik” özel sektöre ivme kazandırabilir. Açlığa çare olarak sunulan transgenik bitkiler ise daha çok üretime yönelik içerik değişiklikleri ile dikkat çekecektir.
Kaynaklar:
- A. Arundel, D. Sawaya, Biotechnologies in Agriculture and related natural resources in 2015 (OECD Report)
- Agricultural Biotechnology to 2030 (OECD)
- Pharma Biotech and Profile 2011 Raporları
- Global Biotechnology raporu 2011 (Ernst&Young)
- Nature Biotechnology (2012);30 (3) :231-9
Tüm canlılar genlere sahiptir. Genler hücrelere hangi proteinleri üreteceklerini söyleyen kılavuzlar gibidirler. Bir canlının sahip olduğu genlerin tamamı onun genomunu oluşturur. Canlının sahip olduğu özellikleri belirleyen proteinler, genler tarafından sentezlenir. Canlılar kendilerine ait özellikleri sonraki nesillere aktarmak için üreme yollarını kullanırlar; örneğin bitkiler sahip oldukları genleri normal olarak tozlaşma yoluyla ardışık jenerasyonlara geçirirler. Ancak bilim insanlarının hastalıklara direnç vb. istenilen/ilgilenilen özelliklerden sorumlu genlerin şifrelerini çözümlemeleri ve bu genleri laboratuvar koşullarında elde edebilmelerine olanak veren 1970’lerde rekombinant DNA tekniklerini geliştirmeleriyle, istenilen genin istenilen canlı grubuna aktarımı mümkün olmuştur. Rekombinant DNA teknolojisi yoluyla bir insan geninin bitkiye aktarımı, bir bitki geninin bakteri ya da hayvana aktarımı veya bir virus geninin bitki, hayvan ya da insana aktarımı gerçekleştirilebilmektedir. Türler arası aktarılan genlere “transgen”, transgeni genomuna almış canlıya ise “rekombinant” ya da “transgenik, genetiği değiştirilmiş organizma- GDO” adı verilir. GDO’lar kaynağı başka bir canlı olan transgeni (yabancı geni) genomlarında kalıcı bir şekilde taşırlar, bu genin ürettiği yabancı proteini sonraki nesillerinde de üretirler. Sonuçta genetik olarak değiştirilmiş canlı (GDO) elde edilmiş olur. Bakteri, virus, maya, bitki ve hayvan türleri olmak üzere bir çok canlı organizmaya ait GDO’lar mevcuttur. Bitkilerde ilk GDO örneklerinden biri, 1986’da geliştirilen ateş böceğinden karanlıkta ışıma özelliğini kazanmış tütündür. Bunu mısır, pamuk, soya, buğday, pirinç ve diğer bitki türleri izlemiştir. Bu genetik olarak değiştirilmiş bitkilere, kendi pestisitlerini (böcek öldürücü) üretme, kurak ya da tuzlu topraklarda yaşayabilme, ilaç ya da vitamin üretme gibi özellikler kazandırılmıştır.
Genetiği değiştirilmiş bitkilerin (GDB’ler) üretimi; tarımsal yönüyle klasik ıslah yöntemiyle üstesinden gelinemeyen sorunları çözme potansiyelleri ile önemli fırsatlar sunmaktadır.
• GDB’ler tarım ilacı kulanımında azalma, verimde artış, raf ömrünün uzatılması, besin değerinin artırılması, uygun olmayan iklim ve toprak koşullarında ürün alabilme, endüstriye yönelik üretim, dünyadaki açlığa çözüm olmayı hedefler.
• Hastalıklara ve zararlılara dayanıklılık sağlayan genlerin aktarımı tarımda kullanılan ilaç miktarı azaltmış, verimde de artış sağlamıştır.
• Raf ömrünün uzatılması ve aromanın artırılması gibi özellikler ise pazarlamada kolaylık sağlamaktadır.
• Yabancı ot ilaçlarına dayanıklılık genlerinin aktarılması ile ilaçlama sıklığı azalmakta, ilaç uygulaması ile tüm yabancı otlar ölürken bitki canlı kalarak verimde artış elde edilmektedir.
Yeni dönem olarak anılan 2010 yılı GDB ürünlerinde ise hastalıkların tedavisinde kullanılacak terapötiklerin biyoteknolojik yolla bitkilerde üretimi ile ilaçlı tedavi masraflarının azaltılması hedeflenmektedir.
Transgenik ürünlerden sağlıkta yararlanmanın bir çok örneği arasında E.coli bakterisi içine insan insülin geninin sokulması ile elde edilen transgenik bakterilerin şeker hastlığının tedavisi için kullanılan insülini üretmeleridir. Yine cücelik tedavisi için kullanılan insan büyüme hormonu da aynı şekilde üretilerek, bu hastalığın tedavisinin ucuzlatılmasına neden olmuştur. Mikroorganizmalarda yapılan genetik değişimler deterjan, ilaç, kimya, gıda gibi değişik endüstrilerde kullanılan başta enzimler olmak üzere çeşitli maddelerin üretimini sağlamıştır. Anlaşılacağı gibi, bitkilerin genetik yapısındaki değişimlerle oluşturulan bitki ve bitkisel ürünler, transgenik teknolojinin sadece bir bölümünü oluşturmaktadır. Ancak bitki ve ürünleri insan beslenmesinin önemli bir bölümünü oluşturduğu için genetiği değiştirilmiş bitkilerin daha fazla dikkatleri çekmesi de kaçınılmaz olmuştur. GDO ürünlerinden dünya pazarında en büyük pay %77 ile gıda sektörüne aittir. Bu durum gıda güvenliğini ön plana çıkartmakta ve ülkemizde de Türkiye piyasalarına girme olasılığı çerçevesinde güvenli ve standart GDO analizlerinin yapılabilmesi büyük bir önem taşımaktadır.
İnsan tüketimine sunulan transgenik ürünler ile ilgili çok aşamalı ve kesin sınırları olan düzenlemeler söz konusudur. Örneğin gıda endüstrisinde gıdanın işlenmesi için kullanılan rekombinant enzimlerin, sağlıkta kullanılan rekombinant ilaç etkili proteinlerin pazara sunulmadan önce yabancı genler bakımından çok sayıda testten geçmesi zorunlukları vardır. Gıda olarak tüketilen genetiği değiştirilmiş bitkilerin insan sağlığı üzerindeki toksik ve allerjik etkilerine ilişkin yapılan bilimsel çalışmalar sonucunda sağlığı tehdit edecek herhangi bir sorun oluşturabileceklerine dair kesin bir sonuç elde edilememiştir. Bununla birlikte her yeni geliştirilen transgenik bitki için biyoçeşitlilik, böcek ve diğer hayvanlar üzerindeki etkileri, genlerin doğada dağılımı gibi konularda araştırmalar yapılarak etkileri belirlenir. Günümüzde birçok ülke GDO taşıma olasılığı olan ürünlerde belirli oranlarda GDO katkısına izin vermekte ve bu ürünlerde GDO yüzdesini belirten etiketlemeleri zorunlu kılmaktadır Ülkemizde Mart 2010 tarihli “Biyogüvenlik Kanunu” ile diğer transgenik organizmaların yanısıra GDO içeren gıdalarla da ilgili yasal düzenlemeler yapıldığından bu konuda önemli bir açık kapatılmıştır. Böylece, Avrupa Birliği tarafından da kabul edilebilir sınırlar içinde GDO taşıyan (GDO içeriği % 0.9’a eşitse veya üstü) ürünlerini etiketlenmesi ile halkın seçim yapabilmesi garanti altına alınacaktır.
Genetik Olarak Değiştirilmiş Bitki Elde Etme Yöntemleri:
1977’de toprakta yaşayan ve “doğal genetik mühendisi” olarak tanımlanan bir bakterinin (Agrobacterium tumefaciens) bitkilere gen aktarmak için kullanılabileceği anlaşılmıştır. Bu bakteri doğada, taşıdığı genetik materyalin bir kısmını, bitkilerin böcek vb. etkenlerle yaralanmaları sonucu yara bölgelerinden bitkilere aktarabilmektedir. Agrobacteirum tumefaciens’in bu özelliğinden yararlanılarak genetik mühendisliği teknikleriyle bakterinin DNA’sına bitkiye aktarılmak istenen gen yerleştirilir.
- Agrobacterium tumefaciens aracılığı ile bitkilere gen aktarımı
Özellikle buğday, arpa, pirinç, çavdar gibi tahıl cinsi bitkilere gen aktarımı için kullanılan bir diğer yöntem ise “gen tabancası”dır. Gen tabancaları, üzerlerinde genleri taşıyan mikro boyutlarda tungsten, gümüş ya da altın gibi metalleri mermi gibi ateşleyip, bitki dokularına aktararak genetik olarak değiştirilmiş bitkilerin elde edilmesinde kullanılırlar.
- Gen tabancası ile bitki hücresine gen aktarımı
Genetik Olarak Değiştirilmiş Bitkilerin (GDO) Tanımlanması:
Genetik olarak değiştirilmiş bitkilerin karakteristik özellikleri, genomlarında yabancı gen taşımaları ve taşınan yabancı genin ürünü olan proteini üretmeleridir. Bu karakteristik özelliklerinden yararlanılarak GDO’lar tanımlanabilirler. GDO’ların tanımlanmaları ya taşıdıkları yabancı genlerin ya da ürettikleri proteinin tespit edilmesi yoluyla olur. GDO’ların tanımlaması için daha yaygın olarak özgün, hızlı ve güvenilir olması nedeniyle yabancı genlerin yapısını oluşturan DNA molekülünün saptanması yöntemi kullanılır. Günümüzde gerek gıda olarak tüketilen tohum, yaprak, gövde, kök gibi bitki dokularından gerekse bitkilerden hazırlanan çeşitli işlenmişlik düzeyindeki gıda ürünlerinden (bitkisel unlar, yağlar, bisküvi, çerez, salça, mamalar vb.) başarılı bir biçimde DNA izole edilmesi mümkündür. GDO’ların taşıdıkları transgen DNA’sında, transgenin protein ürününü aktarıldığı bitkide oluşturabilmesi için taşınan belli bölgeler analiz edilir. Bu bölgeler bakteri ve viruslara ait DNA parçaları olup, yabancı genin bitki dokusunda çalışabilmesi yani protein üretebilmesi için gereklidir. Bakteri ve virus DNA’larının laboratuvar koşullarında çoğaltılmaları “Polimeraz Zincir Reaksiyonu-PZR” ile gerçekleştirilir. PZR bir DNA molekülünün istenilen bir bölgesinin deney tüpü içinde milyarlarca kopyasının çıkartılması esasına dayanır. DNA parçalarının çoğaltılabilmiş olması yabancı genlerin varlığına yani bitki materyalinin GDO taşıdığına işaret eder. Ayrıca çoğalan DNA parçalarının zamana bağlı artışının izlenebildiği PZR (gerçek zamanlı PZR) yöntemi ile de GDO’ların taşıdığı yabancı genin, insan ve çevre sağlığı bakımından kabul edilebilir miktarlarda olup olmadığı belirlenebilmektedir.
- Gıda örneklerinde polimeraz zincir reaksiyonu ile GDO tanısı
Prof. Dr. Şule Arı
İnsan vücudunda doğal olarak bulunan maddelere yapısal ve aktivite olarak benzer özellikte olan biyolojik ürünlerin geliştirilmesinde ve üretiminde biyoteknoloji’den yararlanılmaktadır. Biyolojik ürünlerin çoğunluğu büyük molekül ağırlıklı hormonlar, antikorlar, aşılar, kan faktörleri ve büyüme faktörleridir.
Biyolojik ürün keşfetmede ve geliştirmede kullanılan üç temel biyoteknolojik yöntem; rekombinant DNA teknolojisi, monoklonal antikorlar ve PCR (polimeraz zincir reaksiyonları)’dır. Ayrıca gen terapi, farmakogenomik, ribozimler ve transgenik hayvan teknolojileri de kullanılmaktadır. Son 10 yılda moleküler mühendisliğin kullanılmasıyla büyük ilerlemeler gösteren biyoteknolojik ürün geliştirmede, molekülün aminoasit ve karbonhidrat içeriği değiştirilerek biyolojik etkinliğinin arttırılması ve toksisitesinin azaltılması sağlanmıştır.
Gelişen biyoteknolojiyle beraber teknolojiler, ürünler, şirketler ve kazançtaki büyüme de dikkate değerdir. İlaç endüstrisine bakıldığında artan bir şekilde geleneksel kimyaya dayalı ilaçlardan biyoteknolojik ilaçlara doğru büyük bir ivme ile geçiş söz konusudur. Günümüzde 100’ün üzerinde hastalık rekombinant DNA teknoloji ile üretilmiş biyoteknolojik ürünlerle tedavi edilmektedir. FDA tarafından onaylanmış biyolojik ürünlerle tedavi edilen hastalıklar arasında: kanser, hemofili, multiple skleroz, diyabet, hepatit, büyüme geriliği ve akut miyokard enfarktüs yer almaktadır.
Sentetik ilaçlar için kullanılan farmasötik bileşiklerin yaklaşık %40’ı doğal kaynaklardan elde edilmektedir. Bugün, tıbbi bitki türlerinin sadece %10’unun kültürü yapılabilmektedir. Doğadan toplanan bitkilerde genetik çeşitliğin kaybı ve habitatın yok olabilmesi nedeniyle Padophyllum ve Taxus türlerinde olduğu gibi yok olma sorunları yaşanmaktadır.
Biyoteknolojide kullanılan yöntemlerle bu sorunların üstesinden gelebilmek mümkündür. Tıbbi bitkiler için biyoteknolojik yöntemler kullanılarak tıbbi bitkilerde olası ürün modifikasyonu ile istenilen doğal ürünlerin eldesi ve içeriğinin güçlendirilmesi sağlanabilmektedir. Bitki çoğaltma için gen teknolojisinin yanı sıra mikro çoğaltma, hücre ve tüylü kök kültürü yöntemlerinin hepsi son derece önemli olmakla beraber bu yöntemler çoğunlukla istenilen doğal ürünlerin verimini ve üretimini güçlendirmektedir. Bitkilerden elde edilen doğal ürünler pahalı olmalarının yanı sıra uygun olmayan toplama yöntemleri nedenleriyle bitki soylarını çoğu tehlikeye girmiştir. Bu problemlerin üstesinden gelebilmek için, dünya genelinde kombinasyonel biyosentez veya biyoreaktörlerde güçlendirilmiş biyoişlemenin kullanıldığı yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Biyoteknolojik tekniklerinin uygulanması ile bitkilerden potensi yüksek standart saf ürün elde edilmesi gerçekleşmektedir.
Prof. Dr. Yıldız Özsoy Erginer