Synthese van ingewikkelde moleculen biotechnologie Synthese van ingewikkelde moleculen

Klassieke biotechnologie methode om biologie te gebruiken voor praktische doeleinden vooral productie van bepaalde stoffen met behulp van micro-organismen en enzymen. Vooral bevorderd door: microscoop werkzame micro-organismen ontdekken Ontwikkeling van industrie (massaproductie) Enzymen: (lebferment) Melkstremmend enzym van het maagsap van een kalf kaas maken gisten: bier en wijn brouwen, Brood bakken Bacteriën: yoghurt en kaas maken, Zuurkool schimmels : bij kaas (Penicillium roquefortii) penicilline

Invloed industriële revolutie bierbrouwerij Invloed industriële revolutie productie mogelijk op grote schaal Technische vooruitgang: automatisering procesregeling biologische vooruitgang: genetische modificatie : proefnemingen over verandering van genetische eigenschappen Nu vooral in : biochemie, microbiologie en proceskunde Productie insuline, Bv. Waterzuivering biogas maken

Complexe besturingen met Saia® PCD

Moderne biotechnologie Micro-organismen en enzymen bepaalde stoffen laten maken Gericht “ontwerpen” van micro- organismen en beheersen van processen.  recombinant-DNA-technologie (nieuwe combinatie van het DNA) volgende dia  celfusietechnologie

celfusietechnologie Vooral bij medicijnen ( o.a. productie van antistoffen tegen hondsdolheid, spinnen- en slangengif.

Toepasbaar? Veel biotechnologische processen. Allen in praktijk gebracht? In farmaceutische industrie, voedingsmiddelenindustrie en wasmiddelenindustrie gebeuren er veel nieuwe ontwikkelingen Maar concurrentie met reeds bestaande processen Toegepast als goedkoper of beter product

inhaleerbaar insuline van de markt weg Exubera insuline voor Diabetes van de markt 30 oktober 2007 De inhaleerbare, recombinante insuline Exubera is in de hele wereld van de markt gehaald. De fabrikant leed er te veel verlies op. Het leek een uitkomst, inhaleerbare insuline. Maar in de praktijk waren artsen en patiënten niet enthousiast.

Genetisch gemodificeerde organismen We spreken van een genetisch gewijzigd organisme (ggo) als het genetische materiaal ervan via moderne biotechnologie is veranderd op een manier die van nature door voortplanting en/of natuurlijke kruising niet mogelijk is. Ggo’s duiken vandaag in drie domeinen op: 1. witte biotechnologie voor industriële processen (zoals genetisch gemodificeerde enzymen, gisten, enz.) 2. rode biotechnologie in de geneeskunde (vaccins en andere medische en diagnostische producten) 3. groene biotechnologie in de landbouw (zoektocht naar gouden rijst die vitamine A produceert.)

Landbouw Vormen van genetische modifcatie Insecten resistentie: Insecten vreten de gewassen op en kunnen een groot probleem vormen voor de landbouwers. Om ze te bestrijden worden vaak insecticiden gebruikt, die veel schadelijke effecten hebben op het milieu. Een nieuwe manier om de insecten te bestrijden, is door de planten zelf een gif te laten produceren die alleen giftig is voor het insect dat van de plant eet. Planten die al op de markt zijn met dit soort eigenschappen zijn bijvoorbeeld mais en katoen. Herbicide resistentie: ook de groei van ongewenste planten, ofwel onkruid, kan een groot probleem vormen voor de landbouwers. Het gebruik van herbicides heeft vaak ook nadelige effecten op de gewenste planten. Daarom zijn er nu ook genetisch gemodificeerde planten die resistent zijn tegen het gebruikte herbicide, zodat alleen het onkruid wordt bestreden. Voorbeelden van planten die deze resistentie al bezitten zijn suikerbieten, sojabonen, rijst en katoen. Virus resistentie: Ook virussen kunnen ervoor zorgen dat een hele oogst verloren gaat; hierom zijn er nu planten zo gemodificeerd dat ze resistent zijn tegen een aantal virussen, zodat het risico op een verloren oogst wordt verkleind. Veranderde olie- inhoud: Veel planten produceren olieen die gebruikt worden voor voeding of voor bijvoorbeeld make-up. Door genetische manipulatie kan de soort en de hoeveelheid olie aangepast worden, zodat de planten meer opbrengen of de olieen gezonder zijn als voeding. Vertraagde fruit rijping: Geplukte vruchten die worden vervoerd naar het buitenland rijpen soms al voordat ze terechtkomen in de winkel, waardoor de landbouwers en winkels verliezen draaien en ze niet meer kunnen verkopen. Er bestaan planten die zo zijn gemodificeerd dat de rijping vertraagd plaatsvindt. Een voorbeed hiervan is tomaat, hoewel deze niet langer op markt verkrijgbaar is. Pollen controle: Tijdens plantenveredeling wil je alleen bepaalde planten kruisen met specifieke andere planten. Om te voorkomen dat er door rondvliegend pollen ongewenste bevruchtingen plaatsvinden, zijn er steriele planten te verkrijgen door het voortplantingssysteem te blokkeren

Frisse adem voor tarwe Britse wetenschappers hebben een gen van de pepermuntplant ingebouwd in tarwe. Als resultaat geeft tarwe een geurtje af die de bladluis – tarwe’s grootste vijand – wegjaagt. Hierdoor zijn in de toekomst misschien minder milieuonvriendelijke bestrijdingsmiddelen nodig.

Van grondstof tot product In consumentenindustrie: Procesgestuurde fermentatieprocessen micro-organismen worden gebruikt om door fermentatie (gisting = zonder zuurstof of anaeroob) stoffen te maken bv insuline  opwerking tot uiteindelijke product 1ste fase vermenigvuldiging organisme 2de fase Op grote schaal specifieke omzettingen  product ontstaat. (denk aan alcohol, biodiesel uit maisstengels) Micro-organismen: schimmels, gisten of bacteriën

hoe Biotechnoloog Microbioloog samen kiezen procesvoering Geneticus Ontwikkeling van nieuw product ontstaat in laboratorium in erlenmeyers

geneesmiddelen Bv. Productie van hormoon cytokine Beenmergproblemen  cytokine niet meer aangemaakt (nodig voor afweer) tegen ziekten )  steeds zieker  cytokinen toevoegen zou helpen Geen natuurlijk micro-organisme dat cytokine produceert  Lokaliseren gen cytokine menselijk DNA  isoleren gen  implanteren gen voor cytokine in bacterie  bacterie gaat cytokine produceren

Dikwijls via een virus of bacterie Andere eigenschappen inbouwen bv . Bij celtherapie gaat de gewenste eigenschap via de virus in het lichaam (o.a. Met een gen tegen cystic fibrose)

Genetisch gemodificeerde dieren Eiwit dat gebruikt kan worden als medicijn tegen darminfecties In DNA eicel koe gen voor lactoferrine ingebouwd  stier Herman Vrouwelijke nageslacht Herman nog steeds gen voor lactoferrine produceren lactoferrine in melk. Vanaf 1999 verboden om klonen van genetisch gemodificeerde dieren  Herman gecastreerd, dochters vernietigd

Transgene dieren sinds 2000 weer Zo wordt bijvoorbeeld gewerkt aan : verbetering van de ziekte- en plaagresistentie, aan varkens die cellulose verteren, varkens met magerder vlees, schapen die cysteïne-arm voedsel kunnen benutten, vorst-resistente zalmen (met antivries genen uit koude-resistente vis uit de Poolzeeën) aan reuzenzalmen.

Genetische erosie Schimmelziekte vernietigde in 1970 meer dan helft maisoogst USA  kweken maïsrassen beter bestand tegen ziekten  enkele hoogproducerende maïsrassen selecteren  andere rassen worden verdrongen  verscheidenheid erfelijk materiaal kleiner = genetische erosie  risico’s want afhankelijk van 1 of 2 rassen  virus die dat ene ras aantast!!  einde maïsteelt

Ethische aspecten/ grenzen Mag transgene dieren fokken zomaar? Mogen zoogdieren ingrijpend veranderd worden voor geneeskunde? 2000 44miljoen hectare genetisch gemodificeerde gewassen t.o.v. 1996 (factor 25 meer) Medicijnen groot deel ervan door genetisch gemodificeerde organismen. Wat als verboden? Monsanto zaden Het bedrijf ontwikkelde genetisch gemanipuleerde zaden voor gewassen als maïs, katoen, sojaboon en koolzaad die op hun beurt tegen roundup bestand zijn. Monsanto heeft deze Roundup Ready-zaden uiteraard gepatenteerd en doet er alles aan om zijn patentrechten te beschermen. Boeren mogen de zaden na een oogst niet hergebruiken, maar moeten nieuwe zaden kopen. Het kan gebeuren dat de Roundup-Ready zaden via de wind of uitwerpselen van vogels op het land van een nietsvermoedende boer terechtgekomen: als Monsanto erachter komt, heeft deze boer een probleem. Monsanto heeft een legertje onderzoekers die erachter proberen te komen of zijn rechten worden geschonden en boerderijen, zaadverkopers en coöperaties bezoeken. Boeren in Amerika noemen deze onderzoekers de 'zaadpolitie'. Boeren en anderen die de patentrechten zouden schenden, worden voor de rechtbank gesleept

bioplek http://www.bioplek.org/animaties/moleculaire_ge netica/transgenebacterien.html http://www.bioplek.org/animaties/moleculaire_ge netica/transgenedieren.html http://www.bioplek.org/animaties/moleculaire_ge netica/transgeneplanten.html

Medicijnen uit melk van genetisch aangepaste geiten niet toegestaan 23 februari 2006 De Europese geneesmiddelenwaakhond EMEA heeft vandaag een aanvraag afgewezen voor de toepassing van een medicijn uit melk van genetisch aangepaste geiten. Het zou het eerste recombinant DNA medicijn zijn geweest dat door dieren geproduceerd zou worden.

Recombinant DNA geneesmiddel erfelijk angio-oedeem nog niet op de markt 29 januari 2008 Het Nederlandse biotechnologie bedrijf Pharming heeft bezwaar ingediend omdat zij vindt dat hun recombinant DNA medicijn voor de behandeling van erfelijk angio-oedeem wel op de markt toegelaten zou moeten worden. De Europese geneesmiddelenwaakhond EMEA besloot eerder het medicijn niet op de Europese markt toe te laten. Het zou niet veiliger en effectiever zijn dan bestaande alternatieven.

Enzym-vervangings-therapie voor Hunter 21 augustus 2006 Een nieuw geneesmiddel maakt voor het eerst de behandeling van de stofwisselingsziekte van Hunter mogelijk. Een goed werkende versie van het voor problemen zorgende eiwit iduronate-2- sulfatase kan worden nagemaakt met recombinant DNA technieken. Een doorbraak voor de behandeling van deze anders dodelijke ziekte.

Aangepaste gistcellen maken malariamiddel 12 april 2006 Wetenschappers uit Californië hebben gistcellen gemaakt die een anti-malarimiddel produceren. Tot nu toe wordt de stof Artemisine gehaald uit een Chinese medicinale plant. De stof is erg schaars en kostbaar. Daardoor kunnen de meeste mensen met malaria dit middel niet betalen. Gistcellen moeten dat veranderen.

Nieuwe behandeling hemofilie A goedgekeurd 21 februari 2008 De Amerikaanse geneesmiddelenwaakhond FDA heeft een nieuwe behandeling voor hemofilie A goedgekeurd. De nieuwe behandeling is gemaakt met behulp van recombinant DNA technieken. Uit klinische testen bleek dat de behandeling geschikt is voor het voorkomen en controleren van bloedingen en nauwelijks ernstige bijwerkingen heeft.