التكنولوجيا الحيوية

التكنولوجيا الحيوية هي مجال متعدد التخصصات يشمل دمج العلوم الطبيعية والعلوم الهندسية لتحقيق تطبيق الكائنات الحية وأجزائها في المنتجات والخدمات. ^{[ 1 ]}

استُخدم مصطلح التكنولوجيا الحيوية لأول مرة من قِبل كارولي إريكي عام 1919 ^{[ 2 ]} للإشارة إلى إنتاج المنتجات من المواد الخام بمساعدة الكائنات الحية. ويقوم المبدأ الأساسي للتكنولوجيا الحيوية على تسخير الأنظمة والكائنات الحية، مثل البكتيريا والخميرة والنباتات، لأداء مهام محددة أو إنتاج مواد قيّمة.

كان للتكنولوجيا الحيوية تأثير كبير على العديد من مجالات المجتمع، من الطب إلى الزراعة إلى العلوم البيئية . ومن أهم التقنيات المستخدمة في التكنولوجيا الحيوية الهندسة الوراثية ، التي تُمكّن العلماء من تعديل التركيب الجيني للكائنات الحية لتحقيق نتائج مرغوبة. وقد يشمل ذلك إدخال جينات من كائن حي إلى آخر، وبالتالي، استحداث سمات جديدة أو تعديل السمات الموجودة. ^{[ 3 ]}

وتشمل التقنيات المهمة الأخرى المستخدمة في التكنولوجيا الحيوية زراعة الأنسجة، والتي تسمح للباحثين بتنمية الخلايا والأنسجة في المختبر لأغراض البحث والطب، والتخمير ، والذي يستخدم لإنتاج مجموعة واسعة من المنتجات مثل البيرة والنبيذ والجبن.

تتنوع تطبيقات التقنية الحيوية، وقد أدت إلى تطوير منتجات مثل الأدوية والوقود الحيوي والمحاصيل المعدلة وراثيًا والمواد المبتكرة. ^{[ 4 ]} كما استُخدمت أيضًا لمواجهة التحديات البيئية، مثل تطوير البلاستيك القابل للتحلل الحيوي واستخدام الكائنات الدقيقة لتنظيف المواقع الملوثة.

تُعدّ التقنية الحيوية مجالاً سريع التطور، يتمتع بإمكانات هائلة لمعالجة التحديات العالمية الملحة وتحسين جودة حياة الناس في جميع أنحاء العالم؛ ومع ذلك، ورغم فوائدها العديدة، فإنها تُثير أيضاً تحديات أخلاقية واجتماعية، مثل التساؤلات المتعلقة بالتعديل الوراثي وحقوق الملكية الفكرية . ونتيجةً لذلك، يدور نقاش مستمر وتُوضع قوانين تنظم استخدام وتطبيق التقنية الحيوية في مختلف الصناعات والمجالات. ^{[ 5 ]}

يشمل علم التقنية الحيوية طيفًا واسعًا من الإجراءات لتعديل الكائنات الحية لأغراض بشرية، بدءًا من تدجين الحيوانات وزراعة النباتات، ووصولًا إلى "تحسينها" من خلال برامج التربية التي تستخدم الانتقاء الاصطناعي والتهجين . ويشمل الاستخدام الحديث أيضًا الهندسة الوراثية، بالإضافة إلى تقنيات زراعة الخلايا والأنسجة . وتُعرّف الجمعية الكيميائية الأمريكية التقنية الحيوية بأنها تطبيق الكائنات الحية أو الأنظمة أو العمليات البيولوجية من قِبل مختلف الصناعات لفهم علم الحياة وتحسين قيمة المواد والكائنات الحية، مثل المستحضرات الصيدلانية والمحاصيل والماشية . ^{[ 6 ]} ووفقًا للاتحاد الأوروبي للتقنية الحيوية ، فإن التقنية الحيوية هي دمج العلوم الطبيعية والكائنات الحية والخلايا وأجزائها ونظائرها الجزيئية لإنتاج المنتجات والخدمات. ^{[ 7 ]} وتستند التقنية الحيوية إلى العلوم البيولوجية الأساسية (مثل البيولوجيا الجزيئية ، والكيمياء الحيوية، وبيولوجيا الخلية ، وعلم الأجنة ، وعلم الوراثة ، وعلم الأحياء الدقيقة )، وفي المقابل ، توفر أساليب لدعم وإجراء البحوث الأساسية في علم الأحياء. ^{[ 8 ]}

التكنولوجيا الحيوية هي البحث والتطوير المختبري باستخدام المعلوماتية الحيوية لاستكشاف واستخلاص واستغلال وإنتاج الموارد من أي كائن حي وأي مصدر للكتلة الحيوية عن طريق الهندسة الكيميائية الحيوية، حيث يمكن تخطيط منتجات ذات قيمة مضافة عالية (تُنتج عن طريق التخليق الحيوي ، على سبيل المثال)، والتنبؤ بها، وصياغتها، وتطويرها، وتصنيعها، وتسويقها بهدف تحقيق عمليات مستدامة (لتحقيق عائد على الاستثمار الأولي غير المحدود في البحث والتطوير) والحصول على حقوق براءات اختراع دائمة (للحصول على حقوق حصرية للمبيعات، وقبل ذلك الحصول على موافقة وطنية ودولية بناءً على نتائج التجارب على الحيوانات والبشر، وخاصة في الفرع الصيدلاني للتكنولوجيا الحيوية لمنع أي آثار جانبية غير مكتشفة أو مخاوف تتعلق بالسلامة من استخدام المنتجات). ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} يُطلق مصطلح التكنولوجيا الحيوية على استخدام العمليات أو الكائنات الحية أو الأنظمة البيولوجية لإنتاج منتجات يُتوقع أن تُحسّن حياة الإنسان. ^{[ 12 ]}

على النقيض من ذلك، يُنظر إلى الهندسة الحيوية عمومًا على أنها مجال ذو صلة يُركز بشكل أكبر على مناهج الأنظمة العليا (ليس بالضرورة على تعديل المواد البيولوجية أو استخدامها بشكل مباشر ) للتفاعل مع الكائنات الحية والاستفادة منها. تُعرَّف الهندسة الحيوية بأنها تطبيق مبادئ الهندسة والعلوم الطبيعية على الأنسجة والخلايا والجزيئات. ويمكن اعتبار ذلك استخدامًا للمعرفة المكتسبة من العمل مع علم الأحياء والتلاعب به لتحقيق نتيجة تُحسِّن وظائف النباتات والحيوانات. ^{[ 13 ]} وفي سياق متصل، تُعد الهندسة الطبية الحيوية مجالًا متداخلًا يعتمد غالبًا على التكنولوجيا الحيوية (وفقًا لتعريفات مختلفة) ويُطبِّقها ، لا سيما في بعض المجالات الفرعية للهندسة الطبية الحيوية أو الكيميائية ، مثل هندسة الأنسجة ، والهندسة الصيدلانية الحيوية ، والهندسة الوراثية .

تندرج العديد من أشكال الزراعة التي يطورها الإنسان ضمن التعريف الواسع لـ "استخدام نظام التكنولوجيا الحيوية لإنتاج منتجات". ويمكن اعتبار زراعة النباتات أقدم مشروع للتكنولوجيا الحيوية. ^{[ 2 ]}

يُعتقد أن الزراعة أصبحت الطريقة السائدة لإنتاج الغذاء منذ الثورة الزراعية في العصر الحجري الحديث . فمن خلال التقنيات الحيوية المبكرة، قام المزارعون الأوائل بانتقاء وتطوير أفضل المحاصيل (مثل تلك ذات الإنتاجية الأعلى) لإنتاج ما يكفي من الغذاء لإعالة السكان المتزايدين. ومع ازدياد مساحة المحاصيل والحقول وصعوبة صيانتها، اكتُشف أن بعض الكائنات الحية ومنتجاتها الثانوية قادرة على تخصيب التربة بفعالية ، واستعادة النيتروجين ، ومكافحة الآفات . وعلى مر تاريخ الزراعة ، قام المزارعون، دون قصد، بتغيير التركيب الجيني لمحاصيلهم من خلال إدخالها إلى بيئات جديدة وتهجينها مع نباتات أخرى، وهو ما يُعدّ أحد الأشكال الأولى للتقنيات الحيوية. ^{[ 14 ]}

أُدرجت هذه العمليات أيضًا في المراحل الأولى لتخمير البيرة . ^{[ 15 ]} وقد استُخدمت هذه العمليات في بلاد ما بين النهرين ومصر والصين والهند ، ولا تزال تعتمد على نفس الأساليب البيولوجية الأساسية. في صناعة البيرة ، تُحوّل الحبوب المُخمّرة (التي تحتوي على إنزيمات ) النشا الموجود في الحبوب إلى سكر ، ثم تُضاف أنواع مُحددة من الخميرة لإنتاج البيرة. في هذه العملية، تتحلل الكربوهيدرات الموجودة في الحبوب إلى كحولات، مثل الإيثانول. لاحقًا، طوّرت حضارات أخرى عملية التخمير اللبني ، التي أنتجت أطعمة محفوظة أخرى، مثل صلصة الصويا . كما استُخدم التخمير في تلك الفترة لإنتاج الخبز المُخمّر . على الرغم من أن عملية التخمير لم تُفهم تمامًا حتى عمل لويس باستور عام 1857، إلا أنها لا تزال أول استخدام للتكنولوجيا الحيوية لتحويل مصدر غذائي إلى شكل آخر. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

قبل عصر تشارلز داروين وعمله، كان علماء الحيوان والنبات قد استخدموا بالفعل التربية الانتقائية. وقد أضاف داروين إلى هذا الرصيد من العمل بملاحظاته العلمية حول قدرة العلم على تغيير الأنواع. وقد ساهمت هذه الملاحظات في نظرية داروين للانتقاء الطبيعي. ^{[ 18 ]}

استخدم البشر على مدى آلاف السنين التكاثر الانتقائي لتحسين إنتاج المحاصيل والماشية لاستخدامها كغذاء. في التكاثر الانتقائي، يتم تهجين الكائنات الحية ذات الصفات المرغوبة لإنتاج نسل يحمل نفس الصفات. على سبيل المثال، استُخدمت هذه التقنية مع الذرة لإنتاج محاصيل أكبر حجماً وأكثر حلاوة. ^{[ 19 ]}

في أوائل القرن العشرين، اكتسب العلماء فهمًا أعمق لعلم الأحياء الدقيقة ، واستكشفوا طرقًا لتصنيع منتجات محددة. في عام 1917، استخدم حاييم وايزمان لأول مرة مزرعة ميكروبيولوجية نقية في عملية صناعية، وهي تصنيع نشا الذرة باستخدام بكتيريا كلوستريديوم أسيتوبوتيلكوم ، لإنتاج الأسيتون ، الذي كانت المملكة المتحدة في أمس الحاجة إليه لتصنيع المتفجرات خلال الحرب العالمية الأولى . ^{[ 20 ]}

أدت التقنية الحيوية أيضًا إلى تطوير المضادات الحيوية. ففي عام 1928، اكتشف ألكسندر فليمنج فطر البنسيليوم . وأدى عمله إلى تنقية المضاد الحيوي الذي ينتجه هذا الفطر على يد هوارد فلوري وإرنست بوريس تشين ونورمان هيتلي ، ليُنتج ما نعرفه اليوم باسم البنسلين . وفي عام 1940، أصبح البنسلين متاحًا للاستخدام الطبي لعلاج العدوى البكتيرية لدى البشر. ^{[ 19 ]}

يُعتقد عمومًا أن مجال التقنية الحيوية الحديثة قد بدأ في عام 1971 عندما حققت تجارب بول بيرغ (جامعة ستانفورد) في تعديل الجينات نجاحًا مبكرًا. وفي عام 1972، طوّر هربرت دبليو بوير (جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو) وستانلي إن كوهين (جامعة ستانفورد) هذه التقنية الجديدة بشكل ملحوظ من خلال نقل مادة وراثية إلى بكتيريا، بحيث يمكن إعادة إنتاج هذه المادة. وتوسعت الجدوى التجارية لصناعة التقنية الحيوية بشكل كبير في 16 يونيو 1980، عندما قضت المحكمة العليا الأمريكية بإمكانية تسجيل براءة اختراع لكائن حي دقيق مُعدّل وراثيًا في قضية دايموند ضد تشاكرابارتي . ^{[ 21 ]} وكان أناندا تشاكرابارتي ، المولود في الهند والذي كان يعمل لدى شركة جنرال إلكتريك ، قد عدّل بكتيريا (من جنس الزائفة ) قادرة على تحليل النفط الخام، والتي اقترح استخدامها في معالجة التسربات النفطية. (لم يتضمن عمل تشاكرابارتي التلاعب الجيني، بل نقل العضيات الكاملة بين سلالات بكتيريا الزائفة ). ^{[ 22 ]}

تم اختراع ترانزستور MOSFET في مختبرات بيل بين عامي 1955 و1960، ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ].} بعد ذلك بعامين، في عام 1962، اخترع ليلاند سي. كلارك وشامب ليونز أول مستشعر حيوي . ^{[ 29 ] [ 30 ]} ثم طُوّرت ترانزستورات MOSFET للمستشعرات الحيوية ، ومنذ ذلك الحين، تُستخدم على نطاق واسع لقياس المعايير الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والبيئية . ^{[ 31 ]} كان أول ترانزستور حيوي من نوع BioFET هو ترانزستور التأثير الحقلي الحساس للأيونات (ISFET)، الذي اخترعه بيت بيرغفيلد في عام 1970. ^{[ 32 ] [ 33 ]} وهو نوع خاص من ترانزستورات MOSFET، ^{[ 31 ]} حيث تُستبدل البوابة المعدنية بغشاء حساس للأيونات ومحلول إلكتروليتي وقطب مرجعي . ^{[ 34 ]} يُستخدم جهاز ISFET على نطاق واسع في التطبيقات الطبية الحيوية ، مثل الكشف عن تهجين الحمض النووي ، والكشف عن المؤشرات الحيوية في الدم ، والكشف عن الأجسام المضادة ، وقياس الجلوكوز ، واستشعار درجة الحموضة ، والتكنولوجيا الجينية . ^{[ 34 ]}

بحلول منتصف ثمانينيات القرن العشرين، طُوِّرت أنواع أخرى من ترانزستورات التأثير الحقلي الحيوية ( BioFETs)، بما في ذلك ترانزستور التأثير الحقلي لمستشعر الغاز (GASFET)، وترانزستور التأثير الحقلي لمستشعر الضغط (PRESSFET)، وترانزستور التأثير الحقلي الكيميائي (ChemFET)، وترانزستور التأثير الحقلي المرجعي (REFET)، وترانزستور التأثير الحقلي المُعدَّل بالإنزيم (ENFET)، وترانزستور التأثير الحقلي المُعدَّل مناعيًا (IMFET). ^{[ 31 ]} وبحلول أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، طُوِّرت ترانزستورات التأثير الحقلي الحيوية ( BioFETs) مثل ترانزستور التأثير الحقلي للحمض النووي (DNAFET)، وترانزستور التأثير الحقلي المُعدَّل جينيًا (GenFET)، وترانزستور التأثير الحقلي الحيوي لقياس جهد الخلية (CPFET). ^{[ 34 ]}

من العوامل المؤثرة في نجاح قطاع التكنولوجيا الحيوية تحسين تشريعات حقوق الملكية الفكرية وإنفاذها على مستوى العالم، فضلاً عن زيادة الطلب على المنتجات الطبية والصيدلانية. ^{[ 35 ]}

من المتوقع أن يكون ارتفاع الطلب على الوقود الحيوي خبراً ساراً لقطاع التكنولوجيا الحيوية، حيث تُشير تقديرات وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن استخدام الإيثانول قد يُقلل من استهلاك الولايات المتحدة للوقود المشتق من البترول بنسبة تصل إلى 30% بحلول عام 2030. وقد مكّن قطاع التكنولوجيا الحيوية قطاع الزراعة الأمريكي من زيادة إنتاجه من الذرة وفول الصويا - وهما المكونان الرئيسيان للوقود الحيوي - بشكل سريع، وذلك من خلال تطوير بذور مُعدلة وراثياً تُقاوم الآفات والجفاف. وبفضل زيادة إنتاجية المزارع، تُعزز التكنولوجيا الحيوية إنتاج الوقود الحيوي. ^{[ 36 ]}

للتكنولوجيا الحيوية تطبيقات في أربعة مجالات صناعية رئيسية، تشمل الرعاية الصحية (الطبية)، وإنتاج المحاصيل والزراعة، والاستخدامات غير الغذائية (الصناعية) للمحاصيل وغيرها من المنتجات (مثل البلاستيك القابل للتحلل الحيوي ، والزيوت النباتية ، والوقود الحيوي )، والاستخدامات البيئية . ^{[ 37 ]}

على سبيل المثال، من تطبيقات التقنية الحيوية الاستخدام الموجه للكائنات الدقيقة في تصنيع المنتجات العضوية (مثل البيرة ومنتجات الألبان ). ومثال آخر هو استخدام البكتيريا الموجودة طبيعيًا في صناعة التعدين في عملية الاستخلاص الحيوي للمعادن . ^{[ 38 ] [ 39 ]} كما تُستخدم التقنية الحيوية في إعادة التدوير، ومعالجة النفايات، وتنظيف المواقع الملوثة بالأنشطة الصناعية ( المعالجة الحيوية )، وكذلك في إنتاج الأسلحة البيولوجية .

تم صياغة سلسلة من المصطلحات المشتقة لتحديد العديد من فروع التكنولوجيا الحيوية، على سبيل المثال:

• علم المعلوماتية الحيوية (أو "التكنولوجيا الحيوية الذهبية") هو مجال متعدد التخصصات يعالج المشكلات البيولوجية باستخدام تقنيات حاسوبية، ويتيح تنظيم البيانات البيولوجية وتحليلها بسرعة. يُشار إلى هذا المجال أيضًا باسم البيولوجيا الحاسوبية ، ويمكن تعريفه بأنه "تصور البيولوجيا من منظور الجزيئات، ثم تطبيق تقنيات المعلوماتية لفهم المعلومات المرتبطة بهذه الجزيئات وتنظيمها على نطاق واسع". ^{[ 40 ]} يلعب علم المعلوماتية الحيوية دورًا محوريًا في مجالات متنوعة، مثل علم الجينوم الوظيفي ، وعلم الجينوم البنيوي ، وعلم البروتينات ، ويُشكل عنصرًا أساسيًا في قطاعي التكنولوجيا الحيوية والصيدلة. ^{[ 41 ]}
• تعتمد التقنية الحيوية الزرقاء على استغلال موارد البحار لإنتاج منتجات وتطبيقات صناعية. ^{[ 42 ]} يُعد هذا الفرع من التقنية الحيوية الأكثر استخدامًا في صناعات التكرير والاحتراق، لا سيما في إنتاج الزيوت الحيوية باستخدام الطحالب الدقيقة الضوئية. ^{[ 42 ] [ 43 ]}
• التكنولوجيا الحيوية الخضراء هي تطبيق التكنولوجيا الحيوية على العمليات الزراعية. ومن الأمثلة على ذلك انتقاء النباتات وتدجينها عبر الإكثار الدقيق . ومثال آخر هو تصميم نباتات معدلة وراثيًا لتنمو في بيئات محددة بوجود (أو غياب) المواد الكيميائية. ويُؤمل أن تُنتج التكنولوجيا الحيوية الخضراء حلولًا أكثر ملاءمة للبيئة من الزراعة الصناعية التقليدية . ومن الأمثلة على ذلك هندسة نبات لإنتاج مبيد حشري ، مما يُغني عن استخدام المبيدات الحشرية الخارجية. ومن الأمثلة على ذلك ذرة Bt . ولا يزال الجدل قائمًا حول ما إذا كانت منتجات التكنولوجيا الحيوية الخضراء، مثل هذه، أكثر ملاءمة للبيئة في نهاية المطاف. ^{[ 42 ]} ويُنظر إليها عمومًا على أنها المرحلة التالية من الثورة الخضراء، التي يُمكن اعتبارها منصة للقضاء على الجوع في العالم باستخدام تقنيات تُتيح إنتاج نباتات أكثر خصوبة ومقاومة للإجهاد الحيوي وغير الحيوي ، وتضمن استخدام أسمدة صديقة للبيئة ومبيدات حيوية، مع التركيز بشكل أساسي على تطوير الزراعة. ^{[ 42 ]} من ناحية أخرى، تتضمن بعض استخدامات التكنولوجيا الحيوية الخضراء استخدام الكائنات الدقيقة لتنظيف النفايات وتقليلها. ^{[ 44 ] [ 42 ]}
• التكنولوجيا الحيوية الحمراء هي استخدام التكنولوجيا الحيوية في الصناعات الطبية والصيدلانية ، وفي الحفاظ على الصحة. ^{[ 42 ]} يشمل هذا الفرع إنتاج اللقاحات والمضادات الحيوية ، والعلاجات التجديدية، وإنشاء الأعضاء الاصطناعية، وتطوير أساليب تشخيصية جديدة للأمراض. ^{[ 42 ]} بالإضافة إلى تطوير الهرمونات ، والخلايا الجذعية ، والأجسام المضادة، وجزيئات الحمض النووي الريبوزي المتداخل الصغير (siRNA)، والاختبارات التشخيصية . ^{[ 42 ]}
• التكنولوجيا الحيوية البيضاء، والمعروفة أيضًا بالتكنولوجيا الحيوية الصناعية، هي التكنولوجيا الحيوية المُطبقة على العمليات الصناعية . ومن الأمثلة على ذلك تصميم كائن حي لإنتاج مادة كيميائية مفيدة. ومثال آخر هو استخدام الإنزيمات كعوامل حفز صناعية إما لإنتاج مواد كيميائية قيّمة أو لتدمير المواد الكيميائية الخطرة/الملوثة. وتتميز التكنولوجيا الحيوية البيضاء باستهلاكها موارد أقل من العمليات التقليدية المستخدمة في إنتاج السلع الصناعية. ^{[ 45 ] [ 46 ]}
• يشير مصطلح "التكنولوجيا الحيوية الصفراء" إلى استخدام التكنولوجيا الحيوية في إنتاج الغذاء ( صناعة الأغذية )، على سبيل المثال في صناعة النبيذ ( صناعة النبيذ )، والجبن ( صناعة الجبن )، والبيرة ( صناعة البيرة ) عن طريق التخمير . ^{[ 42 ]} كما يُستخدم المصطلح للإشارة إلى التكنولوجيا الحيوية المُطبقة على الحشرات. ويشمل ذلك الأساليب القائمة على التكنولوجيا الحيوية لمكافحة الحشرات الضارة، وتوصيف واستخدام المكونات النشطة أو جينات الحشرات لأغراض البحث، أو التطبيق في الزراعة والطب، بالإضافة إلى العديد من الأساليب الأخرى. ^{[ 47 ]}
• تُكرّس شركة Gray biotechnology جهودها للتطبيقات البيئية، وتركز على الحفاظ على التنوع البيولوجي وإزالة الملوثات. ^{[ 42 ]}
• ترتبط التقنية الحيوية البنية بإدارة الأراضي القاحلة والصحاري . ومن تطبيقاتها إنتاج بذور محسّنة تقاوم الظروف البيئية القاسية في المناطق القاحلة، وهو ما يرتبط بالابتكار وتطوير التقنيات الزراعية وإدارة الموارد. ^{[ 42 ]}
• ترتبط التكنولوجيا الحيوية البنفسجية بالقضايا القانونية والأخلاقية والفلسفية المتعلقة بالتكنولوجيا الحيوية. ^{[ 42 ]}
• تم اقتراح التكنولوجيا الحيوية الميكروبية للمجال الناشئ بسرعة لتطبيقات التكنولوجيا الحيوية في الفضاء والجاذبية الصغرى (الاقتصاد الحيوي الفضائي) ^{[ 48 ].}
• التكنولوجيا الحيوية المظلمة هي اللون المرتبط بالإرهاب البيولوجي أو الأسلحة البيولوجية والحرب البيولوجية التي تستخدم الكائنات الدقيقة والسموم لإحداث الأمراض والموت في البشر والماشية والمحاصيل. ^{[ 49 ] [ 42 ]}

الدواء

في مجال الطب، تُستخدم التقنية الحيوية الحديثة على نطاق واسع في مجالاتٍ عديدة، منها اكتشاف الأدوية وإنتاجها، وعلم الصيدلة الجينية ، والاختبارات الجينية (أو الفحص الجيني ). في عام 2021، استحوذت شركات التقنية الحيوية الدوائية العاملة في مجال الأورام على ما يقارب 40% من إجمالي قيمتها السوقية على مستوى العالم، بينما شكّلت مجالات علم الأعصاب والأمراض النادرة التطبيقين الرئيسيين الآخرين. ^{[ 50 ]}

علم الصيدلة الجينية (وهو مزيج من علم الأدوية وعلم الجينوم ) هو التقنية التي تحلل كيفية تأثير التركيب الجيني على استجابة الفرد للأدوية. ^{[ 51 ]} يبحث الباحثون في هذا المجال تأثير التباين الجيني على استجابات المرضى للأدوية من خلال ربط التعبير الجيني أو تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة بفعالية الدواء أو سميته . ^{[ 52 ]} يهدف علم الصيدلة الجينية إلى تطوير وسائل منطقية لتحسين العلاج الدوائي، بما يتناسب مع النمط الجيني للمريض ، لضمان أقصى قدر من الفعالية بأقل قدر من الآثار الجانبية . ^{[ 53 ]} تعد هذه المناهج بظهور " الطب الشخصي "؛ حيث يتم تحسين الأدوية ومجموعات الأدوية لتناسب التركيب الجيني الفريد لكل فرد. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

Biotechnology has contributed to the discovery and manufacturing of traditional small molecule pharmaceutical drugs as well as drugs that are the product of biotechnology – biopharmaceutics. Modern biotechnology can be used to manufacture existing medicines relatively easily and cheaply. The first genetically engineered products were medicines designed to treat human diseases. To cite one example, in 1978 Genentech developed synthetic humanized insulin by joining its gene with a plasmid vector inserted into the bacterium Escherichia coli. Insulin, widely used for the treatment of diabetes, was previously extracted from the pancreas of abattoir animals (cattle or pigs). The genetically engineered bacteria are able to produce large quantities of synthetic human insulin at relatively low cost.^[56][57] Biotechnology has also enabled emerging therapeutics like gene therapy. The application of biotechnology to basic science (for example through the Human Genome Project) has also dramatically improved our understanding of biology and as our scientific knowledge of normal and disease biology has increased, our ability to develop new medicines to treat previously untreatable diseases has increased as well.^[57]

Genetic testing allows the geneticdiagnosis of vulnerabilities to inherited diseases, and can also be used to determine a child's parentage (genetic mother and father) or in general a person's ancestry. In addition to studying chromosomes to the level of individual genes, genetic testing in a broader sense includes biochemical tests for the possible presence of genetic diseases, or mutant forms of genes associated with increased risk of developing genetic disorders. Genetic testing identifies changes in chromosomes, genes, or proteins.^[58] Most of the time, testing is used to find changes that are associated with inherited disorders. The results of a genetic test can confirm or rule out a suspected genetic condition or help determine a person's chance of developing or passing on a genetic disorder. As of 2011 several hundred genetic tests were in use.^[59][60] Since genetic testing may open up ethical or psychological problems, genetic testing is often accompanied by genetic counseling.

في عام ١٩٨٨، وبناءً على طلب من الكونغرس الأمريكي ، أنشأ المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة ( المعاهد الوطنية للصحة ) آلية تمويل لتدريب المتخصصين في التقنية الحيوية. تتنافس الجامعات في جميع أنحاء البلاد على هذه الأموال لإنشاء برامج تدريبية في التقنية الحيوية. يُموّل كل طلب ناجح عادةً لمدة خمس سنوات، ثم يُجدد بعد منافسة. يتنافس طلاب الدراسات العليا بدورهم للقبول في برنامج تدريبي في التقنية الحيوية؛ وفي حال قبولهم، يُقدّم لهم راتب شهري، ورسوم دراسية، ودعم للتأمين الصحي لمدة سنتين أو ثلاث سنوات خلال فترة إعداد أطروحة الدكتوراه . تُقدّم تسع عشرة مؤسسة برامج تدريبية في التقنية الحيوية مدعومة من المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة. ^{[ ١١٨ ]} كما يُقدّم التدريب في التقنية الحيوية على مستوى البكالوريوس وفي الكليات المجتمعية.

• ما هي التقنية الحيوية؟ – مجموعة منتقاة من الموارد حول الأشخاص والأماكن والتقنيات التي مكّنت من تطوير التقنية الحيوية