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Jul 12, 2023

Was ist Bioingenieurwesen?

Biologie kann bei vielen von uns Erinnerungen an stinkende Klassenzimmer und Lehrbücher mit Bildern wecken. Aber Biologie ist weit mehr als nur High-School-Naturwissenschaftslabore und das Sezieren von Fröschen. Es ist überall um uns herum und

Biologie ist für viele von uns kann Erinnerungen an stinkende Klassenzimmer und Lehrbücher mit Bildern wecken. Aber Biologie ist weit mehr als nur High-School-Naturwissenschaftslabore und das Sezieren von Fröschen. Es ist überall um uns herum und hat große Auswirkungen auf die Welt – weit über das hinaus, was man vielleicht als traditionelle Wissenschaft bezeichnen würde.

Biotechnik – oder Bioingenieurwesen – ist die Anwendung technischer Prinzipien auf die Gestaltung und Umwandlung von Technologie zur Lösung biologischer Probleme. Durchbrüche in der Biotechnik werden Organisationen in einer Vielzahl von Sektoren zugute kommen, darunter Gesundheitswesen, Ernährung und Landwirtschaft, Konsumgüter, Nachhaltigkeit sowie Energie- und Materialproduktion. Und die potenziellen Auswirkungen sind groß: Abgesehen von den transformativen Vorteilen, die sich für die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen sowie für eine nachhaltigere Umwelt ergeben, deuten Untersuchungen von McKinsey darauf hin, dass es rund 400 Anwendungsfälle für Biotechnologie gibt, von denen fast alle wissenschaftlich machbar sind könnte von 2030 bis 2040 wirtschaftliche Auswirkungen von 2 bis 4 Billionen US-Dollar pro Jahr haben.

Darüber hinaus beschleunigt sich die Innovationswelle. Die Bereiche Informatik, Automatisierung, KI und Datenanalyse entwickeln sich von Jahr zu Jahr schneller weiter. Laut SynBioBeta, einem professionellen Netzwerk für Bioingenieure, brachten Investitionen in Unternehmen der synthetischen Biologie allein im ersten Quartal 2021 rund 4,6 Milliarden US-Dollar ein, mehr als das Vierfache der Investitionen im gleichen Quartal des Vorjahres.

Aber es ist nicht so einfach, einfach biotechnologisch hergestellte Produkte zu entwickeln und die Früchte abzukassieren. Zunächst müssen ethische, regulatorische und öffentliche Fragen geklärt werden.

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Nur wenige Wochen nach der Meldung der ersten Fälle im Dezember 2019 konnten Wissenschaftler das gesamte COVID-19-Genom sequenzieren und öffentlich zugänglich machen. Diese beispiellose Geschwindigkeit wurde durch die jüngsten Fortschritte in der biologischen Technologie ermöglicht: Als SARS im Jahr 2002 ausbrach, dauerte es mehr als 100.000 Menschen Es dauert fünf Monate, bis Wissenschaftler nach dem ersten gemeldeten Fall die vollständige Genomsequenzierung des Virus veröffentlichen. Biologische Innovationen ermöglichten auch eine effektivere Diagnostik und neue biotechnologische Behandlungen.

Bioengineering ist ein Bereich der biologischen Innovation, der durch eine Reihe von Durchbrüchen vorangetrieben wurde, darunter die Kartierung des menschlichen Genoms (abgeschlossen im Jahr 2003) und die sinkenden Kosten und die Geschwindigkeit der DNA-Sequenzierung. Auch Fortschritte in den Bereichen Informatik, Datenanalyse, maschinelles Lernen und KI treiben den Wandel voran.

Biologische Innovationen werden in vier Bereiche eingeteilt:

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Wie wir gesehen haben, haben die Gesundheit und die Leistungsfähigkeit des Menschen die klarste Pipeline von der Forschung bis zur Kommerzialisierung. Die Wissenschaft ist fortgeschritten und der Markt akzeptiert Innovationen im Allgemeinen. Aber mehr als die Hälfte der direkten Auswirkungen biotechnologischer Anwendungen, die McKinsey untersucht hat, werden in den nächsten zehn bis 20 Jahren wahrscheinlich außerhalb der Gesundheit liegen. Lassen Sie uns die Sektoren aufschlüsseln.

Zu den biotechnologischen Anwendungen im Gesundheitsbereich gehören Zell-, Gen- und RNA-Therapien zur Behandlung oder sogar Vorbeugung von Krankheiten; eine Reihe von Anti-Aging-Behandlungen zur Verlängerung der Lebensdauer; Innovationen in der Reproduktionsmedizin; Verbesserungen bei der Arzneimittelentwicklung und -verabreichung; und neue prädiktive Modellierung der menschlichen Gesundheit und Krankheit. Die direkten jährlichen globalen potenziellen Auswirkungen werden in den nächsten zehn bis 20 Jahren auf bis zu 1,3 Billionen US-Dollar geschätzt.

Bioengineering kann innovative neue Methoden zur Züchtung von Tieren und Pflanzen mithilfe molekularer oder genetischer Marker unterstützen. Diese Methoden sind um ein Vielfaches schneller als bestehende selektive Züchtungstechniken. Weitere Anwendungen umfassen die Entwicklung alternativer Proteine ​​wie Fleisch aus Laboranbau und Bemühungen, die Mikrobiome von Pflanzen, Böden, Tieren und Wasser schnell zu verbessern, um die landwirtschaftliche Produktivität zu fördern.

Es entstehen Möglichkeiten, Verbrauchern personalisierte Produkte und Dienstleistungen anzubieten, die auf ihrer biologischen Zusammensetzung basieren. Zu den Anwendungen können Gentests direkt beim Verbraucher, Schönheits- und Körperpflege sowie innovative Ansätze für das Wohlbefinden (und die Fitness) von Menschen und Haustieren gehören.

Zu den Anwendungen gehören hier Innovationen im Zusammenhang mit Materialien, die durch Fermentation hergestellt werden, neue Materialien mit bearbeiteter mikrobieller DNA, um Dinge wie selbstreparierende Stoffe zu ermöglichen, und innovative neue Formen der Energiespeicherung.

Von 2019 bis 2021 investierten Risikokapitalunternehmen weltweit mehr als 52 Milliarden US-Dollar in therapeutisch tätige Biotech-Unternehmen. Zwei Drittel davon gingen an Start-ups mit Plattformtechnologien, insbesondere an solche, die Behandlungen auf einzelne Patienten zuschneiden und die Therapien mit großer Genauigkeit an den Zielort bringen können.

Insbesondere sechs Plattformen erregen große Aufmerksamkeit bei den Anlegern:

Weitere Informationen zu diesen neuen Tools finden Sie hier.

Wenn Ihnen das alles etwas zu sehr nach Science-Fiction klingt, sind Sie nicht allein. Viele Beobachter sind besorgt über die mit der Biotechnologie verbundenen Risiken; Sogar Befürworter der Biotechnologie geben zu, dass die Risiken möglicherweise katastrophale Folgen für die Bevölkerung haben könnten. Es versteht sich von selbst, dass diese Risiken die Vorteile überwiegen könnten. Hier sind einige der Risiken, die sorgfältig abgewogen werden müssen:

Bei der Bewältigung dieser Risiken wird die Regulierung ebenso wichtig sein wie die Überwachung und Überwachung der wissenschaftlichen Entwicklung.

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Abgesehen von den schwerwiegenden Risiken, mit denen vor und gleichzeitig mit der weiteren Entwicklung biotechnologischer Anwendungen gerechnet werden muss, sieht McKinsey drei Phasen auf dem Weg zur Einführung.

Erstens sind Investitionen in die wissenschaftliche Forschung – also in Finanzierung, Werkzeuge, Talente und Zugang zu Daten – erforderlich, um Bioingenieurwissenschaftlern den Erfolg zu ermöglichen. Im Allgemeinen sind jahrelange Forschung und erhebliche Investitionen erforderlich, um eine neue Anwendung von der Ideenphase zur Machbarkeit zu bringen.

Als nächstes kommt die Kommerzialisierung und Verbreitung. Dabei spielen vier Faktoren eine Rolle:

Und schließlich sind Mechanismen zur Steuerung der Nutzung – einschließlich einer breiten Akzeptanz durch die Gesellschaft und die Regulierungsbehörden – in allen Phasen von entscheidender Bedeutung. McKinsey hat herausgefunden, dass etwa 70 Prozent der potenziellen Auswirkungen biotechnologischer Fortschritte von der Akzeptanz durch Verbraucher, Gesellschaft und Regulierungsbehörden abhängen könnten.

Änderung kommt. Diese grundlegenden Veränderungen in der biologischen Wissenschaft können erhebliche Vorteile mit sich bringen; Um sie zu erfassen, müssen vier Interessengruppen daran arbeiten, die Wissenschaft zu verstehen und sicherzustellen, dass Innovationen sicher sind.

Innovatoren. Wissenschaftler steuern ihre eigenen Forschungsprozesse durch Peer-Review. Aber Wissenschaftler müssen auch die Ansichten der Gemeinschaften berücksichtigen, in denen sie tätig sind.

Unternehmen.Organisationen können Strategien anpassen, um biologische Innovationen zu nutzen, indem sie einen Portfolio-basierten Investitionsansatz verfolgen.

Zivilgesellschaft, Regierungen und politische Entscheidungsträger. Einige Länder, darunter China, das Vereinigte Königreich und die Vereinigten Staaten, haben den Ton angegeben, um sich über biologische Fortschritte zu informieren und effektiv darauf zu reagieren. Aber Innovation muss durch Mechanismen zur Steuerung von Nutzung und Missbrauch ausgeglichen werden.

Einzelpersonen.Potenzielle Verbraucher biotechnologischer Anwendungen müssen sich über die Vorteile und Risiken von Dingen wie der Genbearbeitung informieren.

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