بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک؛ تحولی شگرف در علوم زیستی
بیوتکنولوژی کاربرد جانداران، سلول‌ها یا اجزای سلولی برای تولید محصولات یا ارائه خدمات سودمند است. این حوزه طیف گسترده‌ای از فناوری‌های زیستی را در برمی‌گیرد که از جمله مهمترین آنها می‌توان به مهندسی ژنتیک اشاره کرد. مهندسی ژنتیک به مجموعه روش‌هایی گفته می‌شود که امکان دستکاری هدفمند ژنوم موجودات زنده را فراهم می‌کنند. با پیشرفت روزافزون این فناوری‌ها، عرصه‌های فراوانی برای تحول در کشاورزی، پزشکی، صنعت و محیط زیست گشوده شده است.
یکی از کاربردهای کلیدی بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک، تولید گیاهان تراریخته (ترانس‌ژنیک) است. با انتقال ژن‌های مطلوب به ژنوم گیاهان می‌توان ویژگی‌هایی مانند مقاومت به آفات، تحمل خشکی و شوری، بهبود ارزش غذایی و افزایش عملکرد را در آنها ایجاد کرد. برای مثال، با انتقال ژن باکتریایی Bt به گیاهانی مانند پنبه و ذرت، آنها را در برابر حشرات آفت مقاوم ساخته‌اند. همچنین با القای مسیر بیوسنتز ویتامین A در برنج، محصولی با ارزش تغذیه‌ای بالاتر بدست آمده که می‌تواند در مبارزه با سوءتغذیه در کشورهای در حال توسعه مؤثر باشد. مهندسی ژنتیک همچنین امکان بهینه‌سازی گیاهان برای تولید سوخت‌های زیستی، مواد اولیه صنعتی، واکسن‌ها و داروها را فراهم کرده است.
در حوزه پزشکی، فناوری نوترکیب DNA انقلابی در تولید پروتئین‌های نوترکیب دارویی ایجاد کرده است. با کلون کردن ژن‌های انسانی در میکروارگانیسم‌ها یا سلول‌های پستانداران می‌توان پروتئین‌های مهمی مانند انسولین، هورمون رشد و اینترفرون‌ها را در مقیاس انبوه تولید کرد. این دستاورد، درمان بسیاری از بیماری‌ها را متحول کرده است. همچنین با مهندسی ژنتیک حیوانات می‌توان مدل‌های دقیق‌تری از بیماری‌های انسانی برای مطالعه مکانیسم‌های بیماری‌زایی و آزمون درمان‌های نوین فراهم کرد. فناوری ویرایش ژن CRISPR که به تازگی ابداع شده است، با دقت و کارایی بی‌سابقه امکان ایجاد تغییرات هدفمند در ژنوم را فراهم کرده و کاربردهای درمانی فراوانی را نوید می‌دهد. از اصلاح جهش‌های عامل بیماری‌های ژنتیکی تا درمان عفونت‌های ویروسی و سرطان، CRISPR ابزاری قدرتمند در اختیار پزشکی قرار داده است.
مهندسی متابولیک یکی دیگر از شاخه‌های مهم بیوتکنولوژی است که بر مهندسی مسیرهای بیوسنتزی در میکروارگانیسم‌ها به منظور تولید ترکیبات شیمیایی ارزشمند متمرکز است. با دستکاری ژنتیکی مسیرهای متابولیک می‌توان میکروب‌ها را به کارخانه‌های کوچک تولید مواد مختلف تبدیل کرد. برای نمونه، مخمرها و باکتری‌های مهندسی شده برای تولید سوخت‌های زیستی، پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر، داروها، طعم‌دهنده‌ها و حتی پروتئین‌های غذایی به کار می‌روند. این رویکرد مزایای زیادی مانند کاهش وابستگی به منابع فسیلی، کاهش ضایعات و آلودگی محیط زیست، و تولید پایدار مواد خام را به همراه دارد.
مهندسی بافت حوزه دیگری است که با تلفیق بیوتکنولوژی، علوم مواد و پزشکی به دنبال ایجاد جایگزین‌های زیستی برای بافت‌ها و اندام‌های آسیب دیده است. با کشت سلول‌های بنیادی بر روی داربست‌های سه‌بعدی زیست‌سازگار و القای تمایز آنها، می‌توان بافت‌های عملکردی مانند پوست، غضروف، استخوان و حتی اندام‌های پیچیده مثل کبد را تولید کرد. پیشرفت در این زمینه نویدبخش درمان بسیاری از بیماری‌ها و اختلالاتی است که با از دست رفتن یا نقص عملکرد بافت‌ها و اندام‌ها همراه هستند.
البته در کنار مزایای بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک، نگرانی‌هایی نیز در مورد جنبه‌های ایمنی زیستی، اکولوژیکی و اخلاقی کاربرد این فناوری‌ها وجود دارد. رهاسازی عمدی ارگانیسم‌های تراریخته در محیط می‌تواند عواقب ناخواسته‌ای بر تنوع زیستی و تعادل اکولوژیک داشته باشد. همچنین مسائل اخلاقی مهمی در خصوص کاربردهای این فناوری در انسان مانند ویرایش ژن رده زایا و پیامدهای اجتماعی آن مطرح است. بنابراین ضروری است همگام با پیشرفت این حوزه، چارچوب‌های نظارتی جامعی برای ارزیابی خطرات احتمالی و تدوین دستورالعمل‌های اخلاقی تعریف شوند تا منافع این فناوری‌ها به طور مسئولانه در دسترس بشر قرار گیرد.
در مجموع بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک با قابلیت‌هایی که برای کنترل و تغییر هدفمند سیستم‌های زیستی در اختیار ما قرار می‌دهند، عصر جدیدی در علوم زیستی پدید آورده‌اند. تصور می‌شود با تداوم پیشرفت در این حوزه و رفع چالش‌های موجود، بتوان بسیاری از مشکلات بشر در زمینه سلامت، تغذیه، انرژی و محیط زیست را با راهکارهای زیستی مرتفع ساخت. آینده بیوتکنولوژی هرچند ناشناخته‌هایی در خود دارد، اما به طور یقین سرشار از فرصت‌هایی برای تحول در زندگی بشر خواهد بود.
