- •Содержание
- •Предисловие
- •Предисловие ко 2-му изданию
- •Введение
- •Этапы развития биотехнологии
- •Биотехнология сегодня
- •Биотехнологическое производство пищевых продуктов
- •Алкогольные напитки
- •Пивоварение
- •Ферментация в пищевой промышленности
- •Пищевые продукты и молочнокислое брожение
- •Этиловый спирт
- •1-Бутанол, ацетон
- •Уксусная кислота
- •Лимонная кислота
- •Молочная и глюконовая кислоты
- •Аминокислоты
- •L-Глутаминовая кислота
- •D,L-Метионин, L-лизин и L-треонин
- •Антибиотики
- •Антибиотики: источники, применение и механизмы действия
- •Антибиотики: получение. Устойчивость к антибиотикам
- •β-Лактамные антибиотики: промышленное получение
- •Гликопептидные, полиэфирные и нуклеозидные антибиотики
- •Аминогликозидные антибиотики
- •Тетрациклины, хиноны, хинолоны и другие ароматические антибиотики
- •Поликетидные антибиотики
- •Получение новых антибиотиков
- •Специальные продукты
- •Витамины
- •Нуклеозиды и нуклеотиды
- •Биодетергенты и биокосметика
- •Микробные полисахариды
- •Биоматериалы
- •Биотрансформация
- •Биотрансформация стероидов
- •Ферменты
- •Ферменты
- •Ферментативный катализ
- •Ферменты в клинических анализах
- •Тесты с помощью ферментов
- •Применение ферментов в промышленных технологиях
- •Ферменты в производстве моющих средств
- •Ферменты, расщепляющие крахмал
- •Ферментативное расщепление крахмала в промышленности
- •Ферментативное превращение сахаров
- •Утилизация целлюлозы и полиозы
- •Использование ферментов в целлюлозно-бумажной промышленности
- •Пектиназы
- •Ферменты в производстве молочных продуктов
- •Использование ферментов в хлебобулочной и мясоперерабатывающей промышленности
- •Ферменты в кожевенной и текстильной промышленности
- •Перспективы получения ферментов для промышленных технологий
- •Белковая инженерия
- •Пекарские и кормовые дрожжи
- •Пекарские и кормовые дрожжи
- •Белки и жиры из одноклеточных организмов
- •Аэробная очистка сточных вод
- •Анаэробная очистка сточных вод и переработка ила
- •Биологическая очистка газовых выбросов
- •Биологическая очистка почв
- •Микробиологическое выщелачивание руд и биокоррозия
- •Инсулин
- •Гормон роста и другие гормоны
- •Гемоглобин, сывороточный альбумин и лактоферрин
- •Факторы свертывания крови
- •Антикоагулянты и тромболитики
- •Ингибиторы ферментов
- •Иммунная система
- •Стволовые клетки
- •Тканевая инженерия
- •Интерфероны
- •Интерлейкины
- •Эритропоэтин и другие факторы роста
- •Другие белки, имеющие медицинское значение
- •Вакцины
- •Рекомбинантные вакцины
- •Антитела
- •Моноклональные антитела
- •Рекомбинантные и каталитические антитела
- •Методы иммуноанализа
- •Биосенсоры
- •Биотехнология в сельском хозяйстве
- •Животноводство
- •Перенос эмбрионов и клонирование животных
- •Картирование генов
- •Трансгенные животные
- •Генетическая ферма и ксенотрансплантация
- •Растениеводство
- •Культивирование растительных клеток: поверхностные культуры
- •Культивирование растительных клеток: суспензионные культуры
- •Трансгенные растения: методы получения
- •Трансгенные растения
- •Вирусы
- •Бактериофаги
- •Микроорганизмы
- •Бактерии
- •Некоторые бактерии, важные для биотехнологии
- •Грибы
- •Дрожжи
- •Усовершенствование штаммов микроорганизмов
- •Основы биотехнологических методов
- •Микроорганизмы: рост в искусственных условиях
- •Кинетика образования продуктов метаболизма и биомассы в культуре микроорганизмов
- •Технология ферментации
- •Промышленные процессы ферментации
- •Культивирование животных клеток
- •Биореакторы для культивирования животных клеток
- •Биореакторы с иммобилизованными ферментами и клетками
- •Очистка биотехнологических продуктов
- •Очистка биотехнологических продуктов: хроматографические методы
- •Экономические аспекты биотехнологического производства
- •Методы генетической инженерии
- •Структура ДНК
- •Функции ДНК
- •Эксперимент в генетической инженерии
- •Методы выделения ДНК
- •Ферменты, модифицирующие ДНК
- •ПЦР: лабораторная практика
- •ДНК: химический синтез и определение размера молекул
- •Секвенирование ДНК
- •Введение ДНК в живые клетки (трансформация)
- •Идентификация и клонирование генов
- •Экспрессия генов
- •Выключение генов
- •Геном прокариот
- •Геном эукариот
- •Геном человека
- •Функциональный анализ генома человека
- •ДНК-анализ
- •Белковые и ДНК-чипы
- •Маркерные группы
- •Тенденции развития
- •Генная терапия
- •Поиск биологически активных веществ
- •Протеомика
- •Обмен веществ
- •Метаболомика и метаболическая инженерия
- •Системная биология
- •«Белая» биотехнология
- •Сертификация биотехнологической продукции
- •Этические аспекты генетической инженерии
- •Патентование в биотехнологии
- •Биотехнология в разных странах
- •Биотехнология в разных странах
- •Литература
- •Источники иллюстраций
- •Указатель микроорганизмов
Биотехнология в разных странах
292
Биотехнология в разных странах
ВВЕДЕНИЕ. Как и в других отраслях науки и техники, успехи биотехнологии являются результатом деятельности ученых разных стран. Часто причиной стремительного развития биотехнологии становились не только революционные изменения научных представлений, но и потребности экономики, например экономические кризисы стимулировали развитие технологии ферментации в Европе и Японии в 70-е гг. ХХ в. В разработке методов генетической инженерии основной вклад принадлежит США. Начиная с 1976 г. там, а затем и в странах Европы и в Японии, стали возникать мелкие научно-исследо- вательские фирмы. Они мгновенно нашли собственную нишу на биржах и стали объектом купли–прода- жи крупных компаний. В 1999 г. в США и Европе насчитывалось около 2000, в Японии – 400 фирм, специализирующихся в области биотехнологии, генетической инженерии и биоинформатики (2004 г.). США. Первыми биотехнологическими фирмами в США были Cetus (1971), Genex (1972), Genentech (1976), Biogen (1978) и Amgen (1980). Предпосылкой к созданию фирмы, как правило, служила разработка нового перспективного метода, права на который были закреплены патентом. Например, фирма Genentech была создана для разработки метода гетерологичной экспрессии генов – так называемого патента Коэна–Бойера. Многим фирмам удалось за несколько лет существования стать собственниками многочисленных патентов. Так, Genentech запатентовала метод генно-инженерного получения человеческого инсулина в клетках E. coli (1976), фактора VIII человека (1978) и тканевого активатора плазминогена в культуре животных клеток (1980). Значительный рост прибыли компаний за счет выдачи лицензий на запатентованные технологии обеспечил их успех на бирже. В 1992 г. концерн Roche (Базель) выкупил 70% акций Genentech за 3 млрд долл. США, а позднее стал собственником фирмы Cetus, запатентовавшей метод ПЦР. По сравнению с первичными затратами прибыль биотехнологических фирм пока небольшая. Многие крупные фармацевтические фирмы, такие как Novartis, Roche, Sanofi-Aventis, Glaxo-Smith-Kline, Merck-Sharp & Dohme, Bayer, Monsanto, Dupont и др., активно открывают свои региональные представительства. Такая политика становится очевидной в свете перспектив использования генетического анализа для получения новых биологически активных веществ: в институтах фирм проводится секвенирование и анализ геномов. Многие центры расположены на территории США.
ЕВРОПА. В Европе венчурные фирмы, специализирующиеся на биотехнологии, появились позже, чем в США, однако сейчас насчитывается большое количество мелких компаний, успешно работающих в об-
ласти биотехнологии. Большинство фирм находятся в Великобритании и Германии. В производстве новых фармацевтических препаратов лидирует Великобритания.
ЯПОНИЯ. С приватизацией японских университетов число начинающих предприятий также увеличилось и достигло 400 в 2004 г. (в области биотехнологии и генных технологий). Имеется большое число крупных компаний, специализирующихся в «новой биотехнологии». Некоторые из них, например Suntory и Kirin Beer, прочно завладели отдельными секторами рынка.
ИННОВАЦИИ. Большинство современных инноваций в области биотехнологии и генетической инженерии разработано в странах Европы и в Японии, однако абсолютным лидером являются США. Если в качестве критерия оценки использовать количество публикаций, например, в области молекулярной генетики, ведущая роль США становится очевидной: на долю США приходится более 40% статей.
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ПРОГРАММЫ. В большинстве развитых стран и стран с переходным типом экономики (например, в Китае) биотехнология признана «мегатехнологией» XXI в., и ее развитие активно поддерживается государством. Особое внимание уделяется школьному образованию (преподаванию в школе химии, биологии, основ промышленных технологий, информатики), а также подготовке квалифицированных кадров.
Сравнение количества публикаций в Chemical Abstracts за 2004 г.
|
В мире |
США |
Германия |
Англия |
Франция |
Япония |
Китай |
Молекулярная генетика |
62 251 |
24 765 |
4 219 |
3 771 |
2 647 |
6 480 |
2 529 |
Ферментация |
9 526 |
87 |
653 |
155 |
141 |
1 346 |
1 300 |
Фармацевтика |
37 361 |
13 558 |
3 099 |
2 295 |
1 730 |
3 882 |
1 300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Оценка биотехнологических фирм
|
США, долл. США |
|
Европа, евро |
|
||
|
1999 |
2000 |
2003 |
1999 |
2000 |
2003 |
Количество фирм |
1 274 |
1 379 |
1 473 |
1 351 |
1 570 |
1 861 |
Из них фирмы, зарегистрированные |
301 |
339 |
314 |
69 |
105 |
96 |
на бирже (public companies) |
|
|
|
|
|
|
Число служащих (× 1000) |
162 |
174 |
198 |
58 |
61 |
78 |
Исследования и разработки, млрд |
10,7 |
14,7 |
17,9 |
3,4 |
5,0 |
6,3 |
из них зарегистрировано на бирже |
6,9 |
10,5 |
13,6 |
1,7 |
2,7 |
4,2 |
Оборот, млрд |
22,3 |
26,6 |
39,2 |
6,3 |
8,7 |
11,2 |
из них зарегистрировано на бирже |
18,8 |
23,4 |
35,8 |
2,6 |
4,4 |
7,4 |
Убытки, млрд |
5,6 |
6,2 |
5,4 |
1,1 |
1,6 |
1,9 |
из них зарегистрировано на бирже |
3,2 |
4,2 |
3,2 |
0,4 |
0,3 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Европейские биотехнологические фирмы (2003 г.)
Германия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
339 |
|
11 |
|
Великобритания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
291 |
|
|
|
||||
Франция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
240 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Швеция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
168 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Израиль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
154 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Швейцария |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
133 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Дания |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Нидерланды |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Финляндия |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Бельгия |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Италия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частное финансирование |
|
|
|
|
|||||||
Другие страны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
45 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(венчурный капитал) |
|
|
|
|
|
|||||
Ирландия |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После выхода на биржу |
|
|
|
|
||||||
Норвегия |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Число фирм |
50 |
|
|
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
Фармацевтическая продукция, находящаяся на стадии испытаний |
|
|
|||||||||
в странах Европы (2003 г.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
продуктов |
50 |
50 |
|
|
|
46 |
|
|
|
|
Англия |
30 |
|
|
|
27 |
|
|
|
Швеция |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
40 |
|
37 |
|
|
|
|
|
|
|
Германия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Франция |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество |
|
|
|
3 |
|
2 |
|
2 |
1 |
1 |
Швейцария |
|
20 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
13 |
|
|
|
14 |
|
|
|
|
||
|
10 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
8 |
|
7 |
8 |
8 |
8 |
|
|
|
|
|
|
0 |
Доклинические |
Фаза I |
|
Фаза II |
Фаза III |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
исследования |
|
|
|
|
|
|
|
|
Финансирование биотехнологических отраслей, млн долл. США
|
|
США |
|
|
Европа |
|
|
1999 |
2000 |
2003 |
1999 |
2000 |
2003 |
Биржи |
605 |
6 698 |
448 |
319 |
2 950 |
— |
Другие источники капитала |
4 303 |
23 237 |
11 131 |
235 |
2 447 |
1 602 |
Рискованные вложения |
1 392 |
3 207 |
2 826 |
579 |
1 154 |
1 040 |
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
6 300 |
33 142 |
14 405 |
1 133 |
6 551 |
2 642 |
293