Was ist Biotechnologie?
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- Biotechnologischer Verfahren werden vor allem in der Medizin, aber auch in der Landwirtschaft und der Industrie genutzt. Quelle: HZI
Die Biotechnologie ist in aller Munde – kann aber sehr viele unterschiedliche Dinge meinen. Biotechnologie steckt in Medikamenten, im Waschmittel, aber auch in Pflanzen. Sie ist eine klassische Querschnittstechnologie, die sich nicht nur auf Disziplinen wie Biologie und Biochemie stützt, sondern auch Physik, Chemie, Verfahrenstechnik, Materialwissenschaften und Informatik umfasst. Kern der Biotechnologie ist die Anwendung von Wissenschaft und Technik auf lebende Organismen.
Rote Biotechnologie: Medizin
Die medizinische Biotechnologie wird auch die rote Biotechnologie genannt und beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer therapeutischer und diagnostischer Verfahren. Die Grundlagen der medizinischen Biotechnologie, wie sie heute verstanden wird, wurden erst vor ein paar Jahrzehnten im Zuge der modernen Genomforschung gelegt. So hat die Entdeckung der molekularen Struktur der DNA als Erbmolekül im Jahr 1953 durch die Amerikaner James Watson und Francis Crick einen enormen Schub ausgelöst. Ein Meilenstein, der noch gar nicht so lange zurückliegt, ist die Entzifferung des Humangenoms im Jahr 2001. Seitdem haben sich Verfahren für die Genomanalyse nochmals sprunghaft weiterentwickelt.
Die Erbinformation ist der Bauplan aller Lebensvorgänge. Um den Mechanismen von Krankheiten auf die Spur zu kommen, ist das Wissen um diese Baupläne sehr wichtig. Je besser die Forscher verstehen, welche Gene für die Produktion bestimmter Eiweißmoleküle zuständig sind, umso eher können sie zielgerichtete Medikamente entwickeln. Denn genau das ist eines der Ziele in der medizinischen Biotechnologie: biologische Moleküle ganz gezielt für therapeutische Zwecke zu nutzen. Das Verständnis um das Genom (Gesamtheit aller Gene) und das Proteom (Gesamtheit aller Eiweiße) sind daher elementare Voraussetzungen für Biotechnologen. So zählen die Genomforschung und die Proteomforschung zu den wichtigsten Plattformtechnologien der Biotechnologie.
Vom Symptom zur Krankheitsursache
Gerade bei Volkskrankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes oder Krebs haben Wissenschaftler auf der Basis neuester Erkenntnisse bereits zahlreiche neue Ansätze für eine noch effizientere Behandlung mit weniger Nebenwirkungen oder gar Heilung von Krankheiten entdeckt. Konnten bisher vielfach nur Symptome einer Krankheit behandelt werden, lassen sich mit dem Wissen der Genom- und Proteomforscher inzwischen gezielt die Ursachen bekämpfen. So eröffnet die Biotechnologie hier ganz neue Optionen und verbessert zugleich die Einsatzmöglichkeiten für die klassische, mit chemischen Molekülen arbeitende Pharmaindustrie. Biotechnologische Verfahren helfen nämlich auch hier, neue oder effektivere Zielstrukturen zu finden. Das Konzept, Medikamente entsprechend der molekularbiologischen Signatur eines Menschen einzusetzen und zu entwickeln, wird unter dem Begriff personalisierte oder individualisierte Medizin gefasst. Krebs stellt dabei eines der am häufigsten erforschten Krankheitsbilder dar.
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Wie die von biotechnologie.de jährlich durchgeführte Biotechnologie-Firmenumfrage belegt, ist die Medizin für Unternehmen eine der wichtigsten Anwendungsgebiete der Biotechnologie. Zum Einsatz kommt sie jedoch nicht nur bei der Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze. Auch die Herstellung von Medikamenten erfolgt heutzutage immer stärker biotechnologisch. In Deutschland waren nach Angaben des Verbandes forschender Arzneihersteller (VFA) 2013 insgesamt 215 biotechnologisch hergestellte Medikamente und Impfstoffe zugelassen. Sie werden in speziell dafür entwickelten Bioreaktoren hergestellt. Dort produzieren Mikroorganismen oder tierische Zellen das gewünschte Präparat. Dies gilt vor allem für eiweißbasierte Medikamente wie Antikörper oder Hormone. Solche aktiven Biomoleküle lassen sich in ihrer dreidimensionalen Form nur von lebenden Organismen oder Zellen produzieren. Ein chemischer Nachbau funktioniert nicht. Dass Mikroorganismen und Zellen inzwischen gentechnisch so verändert werden können, dass sie das gewünschte Biomolekül passgenau herstellen, ist ein Verdienst der Gentechnik. Auf diese Weise entstehen etwa Medikamente für Millionen von Patienten, die an der Zuckerkrankheit leiden (Diabetes). Das für diese Therapie genutzte Insulin wird in gentechnisch veränderten Bakterien und Säugetierzellen hergestellt.
Medizinische Biotechnologie als Wirtschaftsfaktor
Die Bedeutung derartig hergestellter Medikamente spiegelt auch die Statistik wider: Nach Angaben des Verbandes forschender Arzneimittelhersteller (VFA) trugen biotechnologisch hergestellte Medikamente im Jahr 2013 mit 6,5 Milliarden Euro zu 21 Prozent des Gesamtumsatzes der Pharmaindustrie in Deutschland bei. So werden biotechnologische Impfstoffe zur Prävention von Krankheiten verwendet oder rekombinante Eiweiße zur Behandlung von Patienten mit chronischen, schweren und seltenen Krankheiten eingesetzt. Insbesondere bei der Behandlung immunologischer Erkrankungen (z.B. Rheuma) und Krebs spielen Protein-Medikamente eine wichtige Rolle. Nach den USA ist Deutschland weltweit der größte Produktionsstandort für biotechnologisch hergestellte Medikamente.
