BIOTECHNOLÓGIA: a jövő slágerágazata. Megrendelő: INNOVA Észak-Alföld Regionális Fejlesztési és Innovációs Ügynökség Nonprofit Kft

BIOTECHNOLÓGIA: a jövő slágerágazata

Megrendelő: INNOVA Észak-Alföld Regionális Fejlesztési és Innovációs Ügynökség Nonprofit Kft.

1

Tartalomjegyzék 1

Biotechnológia: a jövő slágerágazata .............................................................................................. 4

2

Piros biotechnológia ........................................................................................................................ 7 2.1

A piros biotechnológia definíciója ........................................................................................... 7

2.2

A piros biotechnológia globális fejlődését meghatározó fő trendek ...................................... 8

2.3

A piros biotechnológia fő területei.......................................................................................... 8

2.3.1 2.3.2 2.4

A piros biotechnológia, mint tudomány- és alkalmazási terület definíciója ................... 9 A piros biotechnológia, mint szektor definíciója ........................................................... 11

A piros biotechnológia globális fejlődését meghatározó fő trendek .................................... 12

2.4.1 A piros biotechet jelentősen befolyásoló interdiszciplináris területek ......................... 13 2.4.2 A modern biotechnológiai diagnosztikák egyre nagyobb részét teszik ki az in vitro diagnosztika piacnak ..................................................................................................................... 13 2.4.3 Az orvosi biotech és a gyógyszeripar konvergál, egymásra utaltságuk kölcsönös ........ 14 2.4.4 A válság a biotechnológiai ipart sem hagyta érintetlenül ............................................. 16 3

Zöld biotechnológia ....................................................................................................................... 17 3.1

A zöld biotechnológia alszektor definíciója és fő területei ................................................... 17

3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2

Növénytermesztési biotechnológia ....................................................................................... 19

3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3

Marker asszisztált szelekció (MAS) ................................................................................ 19 Sejt és szövettenyésztési technikák............................................................................... 21 Genetikai módosítás ...................................................................................................... 22

Állattenyésztési biotechnológia ............................................................................................ 27

3.3.1 3.3.2 3.4

A zöld biotechnológia, mint tudományterület .............................................................. 17 A fehér biotechnológiával (bioenergia) való kapcsolat ................................................. 18 A zöld biotechnológia gazdasági alkalmazásai .............................................................. 18

Asszisztált reprodukciós technikák: embrió technológiák ............................................ 27 Molekuláris állatdiagnosztika és marker asszisztált szelekció (MAS)............................ 29

Élelmiszeripari biotechnológia .............................................................................................. 30

3.4.1 3.4.2 3.4.3

MAS (Marker Asszisztált Szelekció) ............................................................................... 31 Hagyományos biotechnológiai eljárások ....................................................................... 31 Élelmiszerbiztonság monitorozás .................................................................................. 32 2

4

Fehér biotechnológia..................................................................................................................... 35 4.1

A fehér biotechnológia területei ........................................................................................... 35

4.2

Bioalapú anyagok, biofinomítás ............................................................................................ 36

4.2.1 4.2.2 4.3

Bioenergia.............................................................................................................................. 40

4.3.1 4.3.2 4.4

Nemzetközi kitekintés ................................................................................................... 40 Hazai helyzet.................................................................................................................. 43

Bioremediáció........................................................................................................................ 44

4.4.1 4.4.2 5

Nemzetközi kitekintés ................................................................................................... 36 Hazai helyzet.................................................................................................................. 39

Nemzetközi kitekintés ................................................................................................... 45 Hazai helyzet.................................................................................................................. 46

Bioinformatika ............................................................................................................................... 48 5.1

A bioinformatika alszektor definíciója és fő területei ........................................................... 48

5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2

A bioinformatika, mint tudományterület ...................................................................... 48 A bioinformatika gazdasági alkalmazásai ...................................................................... 48 A bioinformatika ígérete ............................................................................................... 49

Helyzetelemzés, nemzetközi kitekintés................................................................................. 51

5.2.1 5.2.2 5.2.3

Bioinformatika (szűken értelmezett)............................................................................. 51 Kémiai informatika ........................................................................................................ 53 Egyéb, biológiai kísérletekhez tartozó informatikai megoldások .................................. 53

3

1 Biotechnológia: a jövő slágerágazata Napjainkban az élet számos különböző területéről halljuk vissza a biotechnológia kifejezést, legtöbbünknek azonban csak halvány elképzelései vannak arról, mit is jelenthet ez pontosan. Az emberek többsége a szó hallatán jellemzően a génmódosított élelmiszerekre, a bioüzemanyagokra vagy éppen a klónozásra gondol, hiszen eddig jellemzően ezek kaptak publicitást a médiában. A fiatal, ám mára igazán jelentőssé váló tudományágnak azonban ennél sokkal többet köszönhet az emberiség, hiszen a modern gyógyszerektől kezdve a veszélyes hulladékok feldolgozásán át egészen a bűnözők elfogásáig valamennyi területen domináns szerepet játszik a biotechnológia. A biotechnológia nem egy szűk, jól definiálható szakterület, hanem számos tudományágat átfogó diszciplína. Sok definíciója létezik, talán az a legfrappánsabb, amely szerint biotechnológiának nevezzük azt az eljárást, amikor élő szervezetek segítségével állítunk elő új termékeket vagy szolgáltatásokat. Magyar vonatkozású érdekesség, hogy magát a kifejezést először egy hazai tudós, Ereky Károly használta 1919-ben. Bár a már több ezer éves múltra visszavezethető sör- és borkészítés is tágan értelmezve biotechnológiai eljárás, a modern biotechnológiát 1976-tól számítják. Ekkor hozták létre a világ első biotechcégét, a Genentechet az egyesült államokbeli San Franciscóban. Első terméküket, az emberi inzulint, amelynek betegek milliói köszönhetik az életüket, mindenki ismeri. Az iparág növekedését jól illusztrálja, hogy ma már a cég éves forgalma megközelíti a tízmilliárd dollárt, dolgozóinak száma pedig meghaladja a tízezret úgy, hogy nem is a Genentech a világ legnagyobb biotechnológiai vállalata. Szerteágazó tudományról lévén szó, a biotechnológiát is több ágra osztják. Ezek közül az orvosi, más néven piros biotechnológiának jut domináns szerep, a tudományág háromnegyedét ugyanis ezen ágazat fejlesztései adják. Piros biotechnológiának a biotechnológiai eljárások segítségével előállított terápiát, illetve az ezen alapuló diagnosztikai módszereket nevezzük. Ilyen például az őssejtterápia (fő ígérete a szövetek regenerálása, illetve akár új szervek előállítása a beteg saját sejtjeiből), a génterápia (amikor felnőtt betegek genetikai állományát módosítva megszüntetjük egy betegség okát) vagy éppen a proteomika, amikor a fehérjék élettani és a betegségben betöltött szerepét vizsgálják. Mára már több mint 200 gyógyszert fejlesztettek ki az orvosi biotechnológia segítségével, amelyek emberek százmillióin segítettek. Noha kétségkívül az orvosi biotechnológiának jut a legnagyobb szerep, a másik két fő ágának is nagy jelentősége van a tudományos életben. Az ipari-környezetvédelmi kérdésekkel foglalkozó biotechnológiát összefoglaló néven fehér biotechnológiának hívják és az ipari, valamint a természeti 4

folyamatok effektív szimbiózisát jelenti. A kutatók itt élő sejteket, organizmusokat vagy éppen enzimeket alkalmaznak különféle termékek előállítására és folyamatok katalizálására. A fehér biotechnológiához tartozik a biomassza és a bioüzemanyag, de ugyanígy például biotech termékek a mosóporokban található enzimek is, génmódosított mikroorganizmusok segítségével pedig az eddigieknél sokkal nagyobb hatékonysággal lehet megtisztítani szennyezett területeket, illetve ártalmatlanná tenni a környezetre veszélyes hulladékokat. A környezetvédelem hangsúlyának globális növekedése mellett egyre többször találkozhatunk az ipari biotechnológia vívmányaival, hiszen a jelenleginél tisztább eljárásokat fejlesztenek ki, amelyek kevesebb vizet és energiát használnak fel, illetve a folyamatok során kevesebb nem kívánt melléktermék keletkezik. Mindezek mellett azonban a bulvársajtóban az agrár-, más néven zöld biotechnológiáról lehet a legtöbbet hallani. A biotechnológia ezen ágának elsősorban a harmadik világ fejlődésével együtt járó élelmiszerhiány leküzdése, illetve a megnövekedett szükségletek kielégítése a célja. Ehhez megnövelt terméshozamú és rezisztens növényfajtákat kell létrehozni, amelyek az adott terület időjárási viszonyait is jól viselik. Legtöbbet a hideg és szárazságtűrő, valamint kórokozókkal szemben ellenálló növényekről hallani. Az utóbbi időben azonban a kutatások egyre inkább az emelt tápértékű (például vitaminokat is termelő) fajták kifejlesztésének irányába fordultak. Bár az ellenérdekelt ipari lobbiknak sikerült számtalan hiedelmet elterjeszteniük, valójában a genetikailag módosított növények biztonságosak, hiszen ez csak egy módszer, és a tudósok valójában nem tesznek mást, mint a korábbi nemesítéssel,

csak

gyorsabban

és

hatékonyabban.

Az

egyes

fejlett

nyugati

országok

népességcsökkenése mellett évente körülbelül 80 millió fővel nő a Föld megközelítőleg hatmilliárdos lakossága, miközben a termőterületek mennyisége és minősége egyaránt csökken, illetve romlik. A zöld ágazat tetszetős jövőképének ellenére jelenleg az orvosi, vagyis a piros biotechnológia van reflektorfényben, igaz, az új kutatások látványos eredményei láttán ezen aligha lehet csodálkozni. Ma a vizsgálatok középpontjában a daganatos megbetegedések állnak, amelyek nagy részét a kutatók reményei szerint 2015-re gyógyíthatóvá lehet tenni. Ez természetesen nem azt jelenti, hogy addigra megtalálják valamennyi daganatos betegség hathatós ellenszerét, azonban képesek lesznek krónikus betegséggé alakítani, vagyis sokáig együtt lehet velük élni. Bizonyos daganatokat már ma is több mint 90 százalékos sikerrel gyógyítanak és több tumorra már vakcina is létezik. Bár ezen eredmények láttán elsőre kevésbé tűnik fontosnak, valójában hasonlóan hangsúlyos szerephez juthat a minél korábbi és pontosabb diagnosztizálás, ezekkel ugyanis nagyban lehet növelni a maradandó károsodás nélküli gyógyulás esélyeit. Nem vitás, hogy a biotechnológia fényes jövő előtt áll, hiszen még igen komoly lehetőségek várnak kiaknázásra. A biotechnológiában a környező országokhoz képest viszonylag jól áll Magyarország. A kelet-közép-európai régióban hazánk az első, ami többek között a magas színvonalú kémiai ismereteknek tudható be. Itthon valamivel több, mint száz cég foglalkozik 5

biotechnológiával, ám ezeknek csak körülbelül a fele valóban fejlesztő cég és csaknem tucatnyian vannak azok, amelyek valóban komoly, nemzetközi szinten is jegyzett teljesítményt nyújtottak. A külföldi cégek közül néhányan már megjelentek, de egyelőre – elsősorban az innovatív cégek számára rendkívül kedvezőtlen adórendszer és a megfelelő infrastruktúra hiányában – nehéz Magyarországra csábítani őket.

6

2 Piros biotechnológia 2.1 A piros biotechnológia definíciója

A piros biotechnológia az OECD által definiált általános biotechnológiai tudományterületek orvosi, más szóval egészségipari és kapcsolódó kutatás-fejlesztési alkalmazását jelenti. Egészségipar alatt értjük: gyógyszeripar és orvosi eszköz ipar, molekuláris (laboratóriumi és patológiai) diagnosztika, egészségügyi szolgáltatások. A fő piros biotechnológiai tudományterületek a molekuláris biotechnológia, az őssejt-, sejt- és szöveti biotechnológia, valamint a nanobiotechnológia. A piros biotechnológia gazdasági alkalmazásokat három csoportra osztottuk: I/1. Terápia: Biotechnológiai terápiáknak vagy prevenciós eszközöknek tekinthetjük (1) a biológiai gyógyszereket (monoklonális antitestek („mAB") és rekombináns fehérje alapú gyógyszerek), (2) a génterápiát, az őssejtterápiát, a szöveti terápiát, és a (3) rekombináns vakcinákat. I/2. Molekuláris diagnosztika és „omikák": Genomika, farmakogenomika, proteomika, metabolomika, DNS/RNS tesztek, immunesszék, biocsipek. I/3. Kutatási technológiák és szolgáltatások, hatóanyag bejuttatás: Gyógyszerek optimalizálása vagy karakterizálása, biológiai szűrés és validálás, bioesszé-fejlesztés, gyógyszertesztelés transzgenikus állatmodelleken, sejtvonalakon, sejtmembránokkal stb., racionális hatóanyag tervezés/molekulárisan célzott gyógyszerek; hatóanyag bejuttatásban alkalmazott pl. az antitestek, a vírus vagy sejt alapú rendszerek. A piros biotechnológiánál tágabb, ún. biotudományok vagy élettudományok (biosciences, life sciences) ágazat magában foglal olyan szektorokat is, mint pl. a gyógyszeripar nem biotech (hanem pl. csak kémiai alapú) szereplői, a (nem molekuláris) diagnosztika, vagy a (nem biotech) orvostechnika és orvosi eszközök. E szektorok a világban mindenhol a biotechnológiai cégek körül csoportosulnak: vagy azért mert beszállítói, vagy azért mert alkalmazói a biotech termékeknek és szolgáltatásoknak.

7

A piros biotechnológia tehát egyszerre jelent egy interdiszciplináris tudományterületet és egy fiatal ipari szektort, amely önállóan definiálja magát, de ugyanakkor szoros kapcsolata van az egészségiparral (gyógyszeripar és orvosi eszköz ipar; molekuláris, laboratóriumi és patológiai diagnosztika; egészségügyi szolgáltatás), miközben át is alakítja azt, mintegy részévé válik.

2.2 A piros biotechnológia globális fejlődését meghatározó fő trendek

A fő alszektor-specifikus trendek és jellemzők, amelyek meghatározzák a piros biotech jelenjét és jövőjét, s kevéssé jellemzőek a többi biotech szektorra (zöld, fehér): 1. A piros biotechet a világszerte, és azon belül az EU-ban is a biológiai gyógyszerek (biologicals, biopharmaceuticals) dominálják, azonban a szektor fejlődését - mint ahogyan az egész orvostudományét is - az interdiszciplináris területek mozgatják, melyek közül kiemelendő a személyre szabott orvoslás 2. A vakcinák piacán a rekombináns vakcinák egyre fontosabbak 3. A modern biotechnológiai diagnosztikák már jelentős részét teszik ki az in vitro diagnosztika piacnak 4. Az orvosi biotech és a gyógyszeripar konvergál, egymásra utaltságuk kölcsönös és egyre nő 5. A piros biotech mindenhol alapvetően a KKV-k világa, s ez várhatóan ezután is így lesz 6. Jelentős terápiás piros biotech szektorfejlődés nem képzelhető el kockázati tőke nélkül

2.3 A piros biotechnológia fő területei

A piros biotechnológiát a következőkben pragmatikusan két szinten definiáljuk, az innovációs lánc mentén haladva: 1. Mint tudomány- és alkalmazási területet, 2. Mint szektort. A piros biotechnológia az OECD által definiált általános biotechnológiai tudományterületek orvosi, más szóval egészségipari és kapcsolódó kutatás-fejlesztési alkalmazását jelenti. Egészségipar alatt a következő területeket értjük: gyógyszeripar és orvosi eszköz ipar, molekuláris (laboratóriumi és patológiai) diagnosztika, egészségügyi szolgáltatások. 8

2.3.1 A piros biotechnológia, mint tudomány- és alkalmazási terület definíciója

A fő piros biotechnológiai tudományterületek a következők: •

A molekuláris biotechnológia, azon belül a géntechnikák (DNS és RNS): genomika, farmakogenomika, genetikai módosítás, génterápia, vírusvektorok, stb., valamint a fehérjetechnikák: proteomika, immunológia (mAB-ok), rekombináns előállítás.

•

Az őssejt-, sejt- és szöveti biotechnológia: sejt- és szövetkultúrák, szövetépítés, embriómanipuláció stb.

•

A nanobiotechnológia: nano/mikrogyártási módszerek, más néven nanomedicina.

A piros biotechnológia célja ennek megfelelően megegyezik az egészségiparéval: olyan termékek és szolgáltatások előállítása, amelynek a célja az egészség védelme illetve helyreállítása, az emberi életminőség javítása. A gazdasági alkalmazásokat a nemzetközi gyakorlat alapján, három csoportra osztjuk: A. Terápia Biotechnológiai terápiáknak vagy prevenciós eszközöknek tekinthetjük (1) a biológiai gyógyszereket (monoklonális antitestek („mAB") és rekombináns fehérje alapú gyógyszerek), (2) a génterápiát, az őssejtterápiát, a szöveti terápiát, és a (3) rekombináns vakcinákat. 1. Biológiai gyógyszerek: (=biologicals, biopharmaceuticals) •

Monoklonális antitest („mAB") alapú gyógyszerek: A monoklonális antitesteket molekuláris biológiai módszerekkel állítják elő és biotechnológiai módszerekkel, élő sejtek által biofermentorokban gyártják. A mAB alapú gyógyszerek hatalmas sikert hoztak daganatok és a gyulladásos bélbetegség kezelése területén.

•

Rekombináns fehérje alapú gyógyszerek: Ilyenek a rekombináns inzulinok, egyéb rekombináns hormonok, növekedési faktorok (inkl. erythropoietinek), rekombináns vérfaktorok és trombolítikumok (pl. heparin), interferonok és interleukiek, enzimek.

2. Génterápia, őssejtterápia, sejtterápia, szöveti terápia, regeneratív orvoslás: A génterápia és az őssejtterápia a legtöbb publicitást kapott területe a biotechnológia orvosi alkalmazásának. Gyorsan

9

fejlődő terület a szövetépítés (csont, porc stb.) és az ún. „combination products", amelyben orvosi eszközökre visznek fel biológiai gyógyszereket (pl. drug eluting stents). 3. Rekombináns vakcinák: A vakcinákat ma már nemcsak preventív, hanem terápiás indikációkra is fejlesztik (rák, allergia stb.), de természetesen a preventív vakcinák is ide tartoznak. A bioterápiák gazdasági és társadalmi jelentősége óriási: Világszerte emberek százmillióin segített már az a megközelítőleg 200 gyógyszer, melynek elérhetőségét az orvosi biotechnológia tette lehetővé. Jelenleg több mint 400 biogyógyszer és vakcina van klinikai kipróbálás alatt, 200 különböző betegség kezelését illetve prevencióját tehetik lehetővé (pl. Alzheimer-kór, szívbetegségek, szklerózis multiplex, AIDS, artritisz stb.). B. Molekuláris diagnosztika és „omikák" Ide tartoznak a következő technikák (más néven: modern biotechnológiai diagnosztikák): 1. Molekuláris diagnosztika/genomika: Idetartozik minden olyan laboratóriumi és patológiai diagnosztikai eljárás, amely DNS/RNS szinten történik. 2. In vitro diagnosztika további irányai - proteomika, metabolomika: A szervezetben található fehérjék és bomlástermékek meghatározása immunoesszékkel, biocsipekkel ill. egyéb eljárásokkal (MS stb.). A biodiagnosztika gazdasági és társadalmi jelentősége nagy: A biotechnológiának köszönhető az a több száz orvosi diagnosztikai teszt, amely lehetővé teszi a betegségek molekuláris szintű diagnosztikáját, a betegségek genetikai hátterének megértését, a kórokozók gyors kimutatását, és amelyek lehetővé teszik a vér és a különböző vérkészítmények rutinszerű ellenőrzését és biztonságos alkalmazását. A terhességi gyorstesztek is a biotechnológiának köszönhetők. A DNS ujjlenyomatvétel, egy biotechnológiai eljárás, jelentős mértékben javította a bűnüldözés és a törvényszéki orvostan hatékonyságát, valamint hozzájárult az antropológia jelentős előrehaladásához. C. Kutatási technológiák és szolgáltatások, hatóanyag bejuttatás Idetartoznak mindazok a (nem feltétlenül biotechnológiai) terápia- vagy diagnosztikafejlesztést támogató kutatási technológiák és szolgáltatások, valamint hatóanyag bejuttatási módszerek, amelyek biotechnológiai technikákat alkalmaznak. Ilyen jellemző területek pl. a gyógyszerek 10

optimalizálása

vagy

karakterizálása,

biológiai

szűrés

és

validálás,

bioesszé-fejlesztés,

gyógyszertesztelés transzgenikus állatmodelleken, sejtvonalakon, sejtmembránokkal stb., racionális hatóanyag tervezés, ill. molekulárisan célzott gyógyszerek kutatása. Hatóanyag bejuttatásban ilyenek pl. az antitestek, a vírus vagy sejt alapú rendszerek. A nemzetközi gyakorlat alapján a klinikai kutatást (ld. klinikai CRO-k) nem tekintjük biotechnológiai technikának. A preklinikai CRO szolgáltatások egy részét viszont igen (pl. transzgenikus állatmodellek, sejtvonalak, sejtmembránok stb.). A piros biotechnológiát egyrészt nem lehet minden esetben egyértelmű határvonalak mentén elválasztani a többi biotech területtől. Pl. állategészségügy (piros vs zöld) az állategészségügyi terápiákat gyakran a piros biotech-hez, az állatdiagnosztikát pedig a zöld biotech-hez sorolják. Másrészt a személyre szabott orvoslás összeköti a piros biotechnológiát a bioinformatikával.

2.3.2 A piros biotechnológia, mint szektor definíciója

I. Piros biotechnológiai vállalatok (akik a fenti gazdasági alkalmazásokat végzik): A biotechnológiai vállalatok - nemzetközileg is elfogadott metódussal - olyan vállalkozások, amelyek modern biológiai technikákat (ld. tudományterületek) alkalmaznak termékek vagy szolgáltatások fejlesztésére és/vagy előállítására a fent definiált alkalmazási területeken. Ezen belül ún. dedikált biotechnológiai vállalatok (szűkebb definíció) azok, amelyek működése predominánsan biotechen alapul, és az ún. biotechnológiában aktív vállalatok (tágabb definíció) pedig azok, amelyek biotechet is alkalmaznak, de a fő területük nem ez. E két csoport közötti határ nem teljesen egzakt. II. Egyéb, biotechnológiában érdekelt szervezetek: klinikai és bizonyos preklinikai CROk; CMOk; kutatási fogyóanyag, eszköz és berendezés ellátók; egyéb (nem kutatási) szolgáltatók (pl. tanácsadók, jogi cégek, szabadalmi ügyvivők, technológia transzfer szervezetek (TTO), preinkubátorok és inkubátorok, ipari parkok stb.); a befektetők és egyéb finanszírozók; valamint a szakmai és érdekképviseleti szervezetek. III. Biotechnológiai kutató- és oktatóhelyek: egyetemek, kutatóintézetek és laboratóriumok stb. Fontos kiemelni, hogy a piros biotechnológiánál tágabb, ún. biotudományok vagy élettudományok (biosciences, life sciences) ágazat magában foglal olyan szektorokat is, mint pl. a gyógyszeripar nem biotech (hanem pl. csak kémiai alapú) szereplői, a (nem molekuláris) diagnosztika, vagy a (nem biotech) orvostechnika és orvosi eszközök. E szektorok a világban mindenhol a biotechnológiai cégek 11

körül csoportosulnak: vagy azért mert beszállítói, vagy azért mert alkalmazói a biotech termékeknek és szolgáltatásoknak. A három alszektor közül a piros biotech földrajzi területenként változó módon és mértékben, de szinte az egész világon dominál. Cégek számaránya (2008) Piros biotech Zöld biotech Fehér biotech

USA 89 % 2% 9%

Európa 92 % 5% 3%

A piros biotechnológia tehát egyszerre jelent egy interdiszciplináris tudományterületet és egy fiatal ipari szektort, amely önállóan definiálja magát, de ugyanakkor szoros kapcsolata az egészségiparral (gyógyszeripar és orvosi eszköz ipar; molekuláris, laboratóriumi és patológiai diagnosztika; egészségügyi szolgáltatás), miközben át is alakítja azt, mintegy részévé válik.

2.4 A piros biotechnológia globális fejlődését meghatározó fő trendek

A piros biotechnológia az USA-ban indult útjára kb. 30 évvel ezelőtt, amikor 1976-ban megalapították a Genentech vállalatot. Jelenleg is az USA-ban a legfejlettebb a szektor, ahol a legtöbb cég van tőzsdén, a legnagyobb az árbevétel és a legnagyobb a foglalkoztatás. Az alábbiakban azokat a trendeket és jellemzőket foglaltuk össze, amelyek meghatározzák a piros biotech jelenjét és jövőjét, s kevéssé jellemzőek a többi biotech szektorra (zöld, fehér). Ez alól kivétel a bioinformatika, amelynek fejlődési pályája és üzleti modellje nagyban hasonlít a piros biotechére, s ahhoz szervesen kapcsolódik is a személyre szabott gyógyászaton keresztül. A fő alszektor-specifikus trendek és jellemzők: 1. A piros biotechet a világszerte, és azon belül az EU-ban is a biológiai gyógyszerek (biologicals, biopharmaceuticals) dominálják, azonban a szektor fejlődését az interdiszciplináris területek mozgatják, melyek közül kiemelendő a személyre szabott orvoslás 2. A modern biotechnológiai diagnosztikák már jelentős részét teszik ki az in vitro diagnosztika piacnak 3. Az orvosi biotech és a gyógyszeripar konvergál, egymásra utaltságuk kölcsönös és egyre nő 4. A válság a biotechnológiai ipart sem hagyta érintetlenül A következőkben e trendeket egyenként illusztráljuk. 12

2.4.1 A piros biotechet jelentősen befolyásoló interdiszciplináris területek

•

2007-ig globálisan 142 biológiai gyógyszert vezettek be (főleg hormonok, mAb-ok, növekedési faktorok, interferonok és interleukinek)

•

Az EU-ban a piros biotech termékek több mint 80%-a biológiai gyógyszer.

•

Németországban 2009-ben a közel 30 Mrd eurós forgalmú gyógyszerpiac 16%-át, 6,3 Mrd eurót tett ki a biológiai gyógyszerek forgalma.

•

A biológiai gyógyszerek forgalma az EU-ban 1996 és 2006 között átlagosan évente 23%-al nőtt, összehasonlítva a nem biológiai gyógyszerek átlagos 11%-ával, a biológia gyógyszerek globális forgalma az előrejelzések szerint 2015-re eléri a 182 Mrd dollárt.

A piros biotechet - ahogyan a gyógyszeripart is - az interdiszciplináris területek viszik előre. Ilyenek például a következők: •

A személyre szabott orvoslás igénye, ami magával húzza a terápiát, a diagnosztikát, a genomikát-proteomikát-rendszerbiológiát, sőt ezeket egy egységes ún. teranosztikai ágazattá fuzionálja, s emellett kihat a bioinformatika fejlődésére is.

•

A terápia és az orvosi eszköz határterületek („combination products")

•

Nanomedicina

2.4.2 A modern biotechnológiai diagnosztikák egyre nagyobb részét teszik ki az in vitro diagnosztika piacnak

A modern biotechnológiai diagnosztikák az összes in vitro diagnosztikum (IVD) 29%-át képviselték 2007-ben.

13

2.4.3 Az orvosi biotech és a gyógyszeripar konvergál, egymásra utaltságuk kölcsönös

A gyógyszerfejlesztési értéklánc feldarabolódása miatt folyamatosan nő a kicsi cégek száma és kapcsolata a nagy pharma cégekkel. A biotechnológiai iparág üzleti modelljének alapja a kollaboratív környezet, és sokszor maga a pharma ipar az ügyfél. A gyógyszercégek K+F büdzséjük 25%-át biotech vagy akadémiai kollaborációkra költik.

14

A piros biotech és a gyógyszeripar konvergálásának fő elemei a következők: •

Globálisan a gyógyszeripar egyre több modern biotechnológiai technikát alkalmaz, s egyre inkább maga is kezd „biotech-szerűvé" válni.

•

Az orvosi biotech ágazat jelentős része éppen a (globális) gyógyszeripar beszállítója: termékekkel, szolgáltatásokkal vagy éppen technológiákkal, új molekulákkal stb.

•

A biotech cégek sok esetben a gyógyszeriparból válnak le, pl. a telephelyek bezárásakor vagy spin-off mechanizmus útján.

•

A nagy gyógyszergyárak egyre többet fektetnek be közvetlenül biotechnológiai cégekbe, ill. vásárolják fel azokat (pl. Richter).

A piros biotech növekedésének egyik motorja a gyógyszeripari tradicionális értéklánc széttöredezése, ami a gyógyszeriparban elterjedő tevékenység outsourcingban és a spin-off jelenségben ölt testet. A másik növekedést tápláló tényező a nagy gyógyszergyárak fúziói, amelyek esetén mindig bezárnak egy-egy telephelyet, amely újabb biotech cégek létrejöttét indukálja.

15

2.4.4 A válság a biotechnológiai ipart sem hagyta érintetlenül

A 2008-as év végén indult pénzügyi és gazdasági válság negatív hatással volt a biotech iparra is. Az iparág – jellegéből adódóan – elsősorban a források drasztikus beszűkülését érezte meg. A befektetők bizalmának általános megingása, a részvény kibocsátási ütem jelentős lassulása, a kockázati tőke óvatosabbá válása mind a cégek pénzügyi lehetőségeit szűkítette. Jól szemlélteti ezt a folyamatot az alábbi táblázat: Növekedés a világ legnagyobb biotechnológiai centrumaiban, 2008-2009 (Mrd USD)

Bevételek K+F költség Profit Alkalmazottak száma Vállalatok száma

2009 79,1 22,6 3,7 176210 622

2008 86,8 28,7 -1,8 186820 700

16

Változás (%) -10% -27% -314% -6% -13%

3 Zöld biotechnológia 3.1 A zöld biotechnológia alszektor definíciója és fő területei

3.1.1 A zöld biotechnológia, mint tudományterület

A zöld biotechnológia a mezőgazdaságban és az élelmiszeriparban hasznosított mikroorganizmusok, növények és állatok szaporodásának, valamint genetikai programjának megváltoztatását és az így kialakult új képességek technológiai alkalmazását jelentik. Mint alkalmazott és szintetizáló kutatás-fejlesztési terület a molekuláris genetika és molekuláris biológia eredményeit hasznosítja, és felhasználja az in vitro sejt és szövettenyésztési, valamint asszisztált reprodukciós technikákat. Ezeket az eljárásokat gyakorlati célok megvalósítása érdekében alkalmazza tenyésztett állatokon, termesztett növényeken vagy gazdaságilag jelentős mikroorganizmusokon. Szoros kapcsolatban van a biotechnológia más területeivel, melyeknek vagy alapanyagot állít elő (piros és fehér biotech.) vagy a felhalmozódott információ feldolgozásában nyújt segítséget (bioinformatika). Fő területei technológiai szempontból: •

A szaporodás (reprodukciós) biotechnológia a növények és állatok ivaros és ivartalan szaporodásának sejtbiológiai és molekuláris biológiai módszerekkel történő módosítását jelenti.

•

A géntechnológia a növények, állatok és mikroorganizmusok genetikai programjának molekuláris genetikai eszközökkel történő megváltoztatását jelenti.

•

A molekuláris diagnosztika segítségével azonosíthatók a megváltoztatott, vagy elkerülni kívánt tulajdonságok a tenyésztett állatokon, termesztett növényeken, gazdaságilag jelentős mikroorganizmusokon vagy az élelmiszerekben.

A zöld biotechnológia kulcsszerepet tölt be a fenntartható fejlődés megvalósításában, így megoldhatóvá válik a harmadik világ fejlődésével együtt járó élelmiszerhiány leküzdése, illetve a megnövekedett szükségletek kielégítése minőségi élelmiszerekkel. Ehhez nagyobb terméshozamú és rezisztens fajtákat kell létrehozni, melyek lehetőleg jól viselik az adott terület időjárási viszonyait is. 17

Legtöbbet a hideg- és szárazságtűrő, valamint kórokozókkal szemben ellenálló növényekről hallani. Az utóbbi időben azonban a kutatások egyre inkább az emelt tápértékű (például vitaminokat is termelő) fajták irányába fordult. A tudósoknak minden esetben szem előtt kell tartaniuk az élelmiszer-biztonság fontosságát, ugyanakkor vitathatatlan, hogy ezen a téren látványos és gyors intézkedésekre van szükség.

3.1.2 A fehér biotechnológiával (bioenergia) való kapcsolat

A növények nemcsak az élelmezésben, hanem az energiaszükségletek kielégítésében is nagy szerepet játszhatnak. Az előrejelzések szerint ugyanis 2000 és 2020 között bő ötvenszázalékos növekedés várható az energiafogyasztás területén, ami a jelenleg bevett technológiák használatával komoly globális felmelegedést vonhat maga után. A bio-energiahordozók azonban megoldást jelenthetnek, hiszen a növények nem rontják az üvegházhatásért elsődlegesen felelős szén-dioxid-egyensúlyt. Az úgynevezett energianövények kifejlesztése jelenleg is nagy erőkkel folyik, ezek szakértők szerint a jövőben könnyen kiválthatják többek között az autók üzemanyagait is. Mostanában fellángoltak viták ezen a téren a kukorica árának növekedése miatt, melyet részben a bioetanol-gyártással magyaráztak. Ennek azonban a jövőben nem lesz jelentősége, mert pár éven belül képesek leszünk cellulózból közvetlenül üzemanyagot gyártani, így nem kell e célból gabonát felhasználni. A gabonafélék energiahordozóként történő felhasználása összekapcsolta a gabona árakat a kőolaj árával.

3.1.3 A zöld biotechnológia gazdasági alkalmazásai

Növénytermesztési biotechnológia A növényi biotechnológia magába foglalja azokat a technológiai eljárásokat, amelyek növényélettani, biokémiai és genetikai ismereteket használnak fel. Jellemző biotechnológiai eljárások a sejt és szövettenyésztés, a rájuk alapozott mikroszaporítás és dihaploid, uniformis genetikai/nemesítési anyagok előállítása, de ide sorolható a molekuláris markerek alkalmazása a növénynemesítésben is. Egyik legfontosabb ága az idegen növényfajok közti géntranszfer, mely által új, előnyösebb tulajdonságokkal rendelkező kultúrnövényeket állít elő az iparág. A növényi biotechnológiai módszerek kiterjesztik a hagyományos növénynemesítés határait, mert ezen technikákkal olyan növényi

gének

lehetnek

addíció

tárgyai,

mely

géneket,

tulajdonságokat

klasszikus

növénynemesítéssel egyik növényből a másikba átvinni nem lehet, illetve a hagyományos 18

növénynemesítésben mindig két komplett genom találkozik (két növény tulajdonságaiért felelős gének összessége), míg a növényi biotechnológiában egyes génekkel egészítik ki az adott növény genomját. A növénytermesztési biotechnológia négy fő alterülete: 1. Marker asszisztált szelekció, 2. Mikroszaporítás, 3. Genetikai módosítás, 4. Agromikrobiológia. Állattenyésztési biotechnológia Az állattenyésztési biotechnológia a modern biotechnológiai integrált módszerek alkalmazásával a genetikai anyagok gyors megváltoztatására törekszik. Ennek legfontosabb alkalmazási területei: mesterséges megtermékenyítés és ondómélyhűtés, embrió átültetés és mélyhűtés, in vitro embrió előállítás, embriómanipuláció és klónozás, genetikai elemzés és gaméta ivar vizsgálat. A sperma kereskedelem rövid idő alatt nemzetközi üzletággá fejlődött. A fent említett technológiákat széles körben alkalmazzák a tenyésztett állatfajokon, azonban legelterjedtebb a szarvasmarha tenyésztésben. A technológiai fejlesztést nem csak a már meglévő állatfajok esetén folyik, hanem az eddig még nem vagy csak szűk körben alkalmazott fajok esetén is (sertés, nyúl, baromfi és egyes vadon élő állatok). Fő alterületei: 1. Embrió technológiák; 2. Molekuláris állatdiagnosztika és marker asszisztált szelekció (MAS) Élelmiszeripari biotechnológia Biotechnológiai alapú, elsősorban DNS és immunoassy technológiák, az élelmiszerekben található toxinok kvalitatív és kvantitatív meghatározására. Ezen kívül ide tartozik a táplálékláncban megjelenő GMO minőségi és mennyiségi kimutatása specifikus DNS és immunoassay alapú módszerekkel. E módszerek esetében különösen fontos a reprezentatív mintavétel, a módszerek reprodukálhatósága és kvantifikálhatósága. Az élelmiszer-biotechnológia főbb alterületei: 1. Marker asszisztált szelekció; 2. Hagyományos biotechnológiai eljárások; 3. Élelmiszerbiztonsági monitorozás.

3.2 Növénytermesztési biotechnológia

3.2.1 Marker asszisztált szelekció (MAS)

A molekuláris markerek széleskörű felhasználása ismert a növénynemesítésben. Ezek közvetve vagy közvetlenül kapcsolódnak az adott tulajdonsághoz, ezért alkalmasak annak nyomon követésére a keresztezés után az utódokban, így a kívánt tulajdonság beépíthető azokba. Ez lehet valamilyen 19

agronómiai jelleg, biotikus vagy abiotikus stresszrezisztencia, vagy minőségi tulajdonság, a molekuláris markerrel másik alkalmazási terület a rokonsági kapcsolatok becslése, mely segítséget nyújt a megfelelő keresztezési partnerek kiválasztásában, hatékonyabbá téve a nemesítést. Erre a célra elsősorban microsatellit markereket alkalmaznak, melyek nagy variabilitása lehetővé teszi, hogy segítségükkel könnyen azonosíthatók, és megkülönböztethetők legyenek az egyes genotípusok. E markereket ugyan napjainkban még hivatalosan nem használják a fajták azonosítására, de erre is lehetőséget nyújtanak. Nagy variabilitásuk révén jobban elkülöníthetők az egyes fajták, mint morfológiai markerek segítségével. Az EU-ban elsősorban a kukorica nemesítés során alkalmazzák, a kutatás területén azonban szinte valamennyi termesztett növény esetén ismert a módszer használata. A nagyvállalatok 100%-ban alkalmazzák a MAS módszerét, azonban a kis és középvállalatoknál ez csak 30% körüli érték az EU-ban. A teljes mezőgazdasági-élelmiszer szektor forgalmának 0,2-0,6%-át jelenti az így előállított kukorica vetőmag. Más növényfajok esetén ez még alacsonyabb érték. Hazánkban a növénynemesítést elsősorban állami cégek és kutatóintézetek folytatják. Nagy jelentőségű ez a módszer a kalászos gabonanemesítésben és a kertészeti növényeknél ellentétben az EU-val. A MAS-t az intézmények maguk végzik, nem jellemző, hogy külső szolgáltatót bíznának meg ennek elvégzésével. Ezen túlmenően a szülő partnerek molekuláris jellemzését is saját laboratóriumokban végzik. A jövőben várható e módszer terjedése a nemesítő intézmények körében. A fajta előállítás költségeinek csökkentésére irányuló törekvések elősegítik a MAS terjedését, valamint azt az igényt, hogy a nemesítők által bejelentett és szabadalmaztatott fajták minél pontosabban azonosíthatók legyenek. A genetikai és genomikai kutatásuk fejlődése teszi lehetővé ezen módszer széleskörű alkalmazását. Ez a módszer rövidtávon megnöveli a nemesítés költségeit, mivel a laboratóriumok felszerelése és a megfelelően képzett munkaerő betanítása időidényes és költséges. Azonban hosszú távon a keresztezések tudatosabbá tételével és az utódok pontos szelekciója révén költségtakarékossá válhat, meg csökkenti a vizsgálandó populáció méretét. A módszerek alkalmazása nem kíván nagy tőkebefektetést. Kis és közepes laboratóriumok is versenyképesek. A megvásárolt eszközök (PCR készülék, gél elválasztó és dokumentációs rendszer, DNS izoláláshoz szükséges eszközök) hosszú távon használhatók, a technikai fejlődés későbbi kisebb beruházásokkal is követhető. A MAS során alkalmazott alapvető technológiák (DNSizolálás, PCR, elválasztás technika) és eszközök kifejlesztését állában nagy világcégek végzik, melyeket átvesznek az egyes laboratóriumok, mert ezek költségei magasak. Azonban a konkrét tulajdonságokra alkalmazott markerek kifejlesztése ugyanolyan fontos, mint az alaptechnológiák pontos alkalmazása. Ezeket a markerfejlesztési munkákat már végezhetik a kisebb laboratóriumok a megfelelő szaktudás 20

birtokában, mivel ezek költsége már sokkal kisebb, inkább tudásigényes. A terület tehát alkalmas kisebb és közép beruházásokra.

3.2.2 Sejt és szövettenyésztési technikák

A mikroszaporítás a növények in vitro aszexuális szaporítását jelenti sejt és szövettenyésztési technológiák felhasználásával. E módszer lehetőséget biztosít a kiválasztott genotípus elvileg korlátlan mennyiségben történő felszaporítására. Az alkalmazott in vitro módszer azonban függ a szaporítani kívánt növényfajtól. A mikroszaporítás azon területeken terjedt el, ahol gazdaságos és valamilyen előnnyel rendelkezik a hagyományos szaporítási módokkal szemben. Legfontosabb előnyei a gyors növény regeneráció, helytakarékosság, az utódok közötti nagyfokú azonosság, és kórokozó mentesség. Ezen túlmenően alapanyagot szolgáltat a genetikai transzformációhoz és MAS szelekcióhoz és genetikai térképezéshez. A mikroszaporító laboratóriumok többsége csak kereskedelmi célokra állít elő növényeket, rutin módszereket alkalmazva. Néhány laboratóriumban fejlesztés végeznek, mely során újabb növényfajokra és explantumokra dolgoznak ki módszereket. Az EU-ban legszélesebb körben a dísznövények esetén alkalmazzák, ezt követik a zöldség növények és gyümölcsök. A kilencvenes évek második felében végzett felmérés során az EU-ban 193 mikroszaporító laboratóriumot találtak, melyek többsége Hollandiában (36), Németországban (31), az Egyesült Királyságban (18), Belgiumban (14) és Olaszországban (14) működött, bár valószínű ez a szám alulbecsli a működő mikroszaporító helyek számát. A módszert elsősorban azon növény fajok esetén alkalmazzák, melyek piaci értékesíthetősége jó (pl. orchideák), így a laboratóriumok többségében ezen fajok szaporítása folyik. Ezért az ágazatra nagy hatással van a piac pillanatnyi alakulása, mely néhány év alatt is jelentős lehet. Hazánkban a Mikroszaporítok Szövetségének adatai alapján tíz mikroszaporító cég és tíz kutató és oktató intézményben folynak in vitro szövettenyésztési munkát. Természetesen ez a lista is alulbecsüli a mikroszaporító laboratóriumok számát. Tevékenységük alapján elsősorban kertészeti növények szaporítása folyik, ez követik a gyümölcsök és erdészeti növények. Gabonafélék esetén dihaploid fajta előállítás folyik, de ennek mértéke eltörpül a hagyományos nemesítési módszerekkel előállított fajták mellett. Magyarországon sokkal kiegyenlítettebbek az egyes alkalmazási területek, mint az EU-ban bár itthon is ez az ágazat képviseli a zöld biotechnológiai vállalatok többségét. A laboratóriumok többségében rutin szaporító munka folyik, kevés a kutató fejlesztő intézmény. A terület fejlődése az elmúlt években megtorpant. Mivel ez az ágazat közvetlenül a piacra termel ezért annak változásai gyorsan érvényesülnek. A biotechnológia többi területéhez képest kevéssé tőkeigényes. Legnagyobb költség a jól képzett munkaerő, mely a költségek 60%-át is kiteheti. A laborok többsége jól kidolgozott rutin módszereket alkalmaz, azonban 21

új fajták, és fajok bevonása szükségessé teszi a folyamatos fejlesztést, melynek eredményeként nő a hatékonyság és a módszer gazdaságossága. A közép és kis tőke is érvényesülhet ezen a területen. Mivel a módszer munkaigényes a kisebb vállalatok is piacot szerezhetnek a nagy vállalatok mellett. Elsősorban speciális növény fajok használatával. Több kutató és oktató intézményben folynak in vitro technikákkal kapcsolatos kutatások, melyek több évtizedes múltra tekintenek vissza.

3.2.3 Genetikai módosítás

GMO: érvek és ellenérvek Bár az ellenérdekelt ipari lobbiknak sikerült számtalan hiedelmet elterjeszteniük, valójában a genetikailag módosított növények teljesen biztonságosak, hiszen ez csak egy módszert jelent és valójában nem teszünk mást, mint a korábbi nemesítéssel, csak amellyel gyorsabban és hatékonyabban állítunk elő olyan tulajdonsággal rendelkező fajtákat, amelyeket hagyományos módon nem lehetséges létrehozni. Soha korábban nem költöttek annyi pénzt vizsgálatokra, mint ezen a területen, és már évtizedek óta termelik-fogyasztják milliók ezeket a termékeket. Az egyes fejlett nyugati országok népességcsökkenése mellett évente körülbelül 80 millió fővel nő a föld megközelítőleg hatmilliárdos lakossága, miközben a termőterületek mennyisége csökken, minősége romlik. A GM növények látványos szereppel bírnak a fenntarthatóságban is: 1. Hozzájárulás az élelmiszer, takarmány és rost igények kielégítésének biztonságához, beleértve az elérhetőbb árú élelmiszereket; 2. A biológiai sokféleség fokozása; 3. A szegénység és az éhezés enyhítése; 4. A mezőgazdaság ökológiai lábnyomának csökkentése. A GM-növények termesztése csökkentette a mezőgazdaság környezetkárosító hatásait. 1996 és 2006 között 289 ezer tonna aktív hatóanyaggal kevesebb került felhasználásra, ami 15,5% csökkenés; 5. A klímaváltozás lassulásának elősegítése, az üvegház hatású gázok mennyiségének csökkentése; 6. A költséghatékonyabb bioüzemanyag gyártás elősegítése; 7. Hozzájárulás a biztos gazdasági előnyökhöz, amelyek értéke 1996 és 2007 között 44 milliárd dollár. 22

A GM növényekkel szembeni leggyakoribb ellenérvek: 1. A szél által terjesztett pollen (virágpor) a szomszédos, hagyományos állományokban is termékenyít, ez a hagyományos fajták termelőinek és különösen a biotermesztőknek gazdasági kárt okoz (az ő termékeiket is GM-tartalmúnak kell megjelölni, piaci veszteségüket a GM termelőnek kell megtérítenie). 2. A GM vetőmag drága. 3. A GM fajták termelőjének évente új vetőmagot kell vásárolnia, előző évi terméséből nem vethet. 4. A GM fajták termelése jelentős adminisztratív terhekkel és járulékos beruházásokkal jár (tanfolyam végzése, külön terménytároló stb.). 5. A GM fajták termesztésének esetleges engedélyezése a hazai növénynemesítők és a hazai vetőmagtermesztés bukását eredményezné, ami hazánk gazdasági kiszolgáltatottságához vezetne. 6. Jelenleg inkább a GMO-mentes termékekre van piaci igény, a hazai agrárexport vásárlói értékelik Magyarország „GMO-mentes" státuszát. A világ lakosságának több mint a fele (55 %) él abban a 25 országban, amely a 125 millió hektáros GM területet adta 2008-ban. Ez a föld másfél milliárd hektáros mezőgazdaságilag művelt területének a 8 %-a. 2007-ben a GM növényeknek köszönhetően 14,2 milliárd kilogrammal kevesebb széndioxid került a levegőbe, amely 6,3 millió gépkocsi kivonásával egyenlő. A fejlődő országokban sürgősen szükség lenne megfelelő, a költség és idő tényezőket hatékonyan kezelő, a GM növényekre vonatkozó engedélyeztetési rendszerekre, amelyek nem súlyos terheket jelentenek, hanem kivitelezhetőek. Az első genetikailag módosított (GM) növények 1996-ban kerültek forgalomba. 1996 és 2005 között a GM-növények globális termőterülete 1,7 millió hektárról 90 millió hektárra nőtt, amelynek 38%-a (34 millió hektár) a fejlődő országokban található. A fejlődő országok közül a zöld biotech szerepe Kínában, Indiában, Argentínában, Brazíliában és Dél-Afrikában a legfontosabb, de világszerte már összesen 25 ország kb. 13,3 millió gazdaságában termeltek GM-növényeket 2008-ban.

23

A GM növényeket termesztő országok száma 25-re ugrott. Öt országban, Egyiptom, Burkina Faso, Bolívia, Brazília és Ausztrália, kerültek bevezetésre új addig csak más országban termesztett GM növények. 25 ország termesztett GM növényeket, míg további 30 engedélyezte a bevitelüket és élelmiszerként, takarmányként való felhasználásukat, így összesen 55 országban folyik engedélyezés. A GM termékek globális értéke 2008-ban 7,5 milliárd dollár volt, míg történeti visszatekintésben az 1996 - 2008 közötti időszakban mindösszesen 50 milliárd dollár. A legnagyobb GM termelő országok 2008‐ban GM‐fajták

vetés‐

Ország

Részarány Fő fajták területe (millió ha) Szója, kukorica, repce, gyapot, tök, papaya,

USA

62,5

50%

lucerna és cukorrépa

Argentína

21

19%

Kukorica, szója és gyapot

Brazília

15,8

14%

Gyapot

Kanada

7,6

7%

Repce, kukorica, szója, cukorrépa

India

7,6

6%

Gyapot

Kína

3,8

4%

Gyapot, paradicsom, nyárfa, petúnia, papaya, paprika 24

Az ISAAA 2005-ös előrejelzése beigazolódni látszik, amely szerint a GM termesztő országok, az előnyöket élvező gazdálkodók száma a 2006-tól 2015-ig tartó időszakban a periódusban meg fog duplázódni. A rizs mint új növény, a szárazságtűrés mint tulajdonság központi jelentőségű lesz a jövőbeni növekedésben. A 39-es számú kivonat kiemelt figyelmet szentel a szárazságtűrő kukoricának, amely termesztésbe vétele 2012-ben várható az Egyesült Államokban és 2017-ben a Szaharától délre fekvő afrikai országokban. Az elkövetkező nyolc-tíz évben a legjelentősebb beruházások Kínában várhatók, aminek eredményeképpen a növényi termékek akár fele is GM-termék lehet. A növényi GM biotech szektor fejlesztése jelentős mennyiségű tőke jelenlétét igényli ami előfeltétele a tudásigényes K+F sikeres folytatásának is. A szektort Európában az olyan, nagy, multinacionális, tőkeerős vállalkozások határozzák meg, mint a Syngenta, Bayer, Monsanto és a BASF. Ezek a vállalkozások piaci erejüknél fogva jelentős belépési korlátot állítanak a zöld biotech terén a potenciális piacra lépőkkel szemben. A növényi GMO biotech-re ezért nem annyira jellemző a kis- és közepes vállalkozások tömeges jelenléte, mint pl. a piros biotech esetében. A világon az Európai Unió szabályozza legszigorúbban a GMO-k környezetbe történő szándékos kibocsátását, valamint a GMO-kat tartalmazó vagy abból készült élelmiszerek és takarmányok felhasználását. Az európai moratórium 2004-es feloldását követően csak lassan kezdett el terjedni a GM-növények termesztése az EU-n belül. Figyelemreméltó, hogy a 7 EU-s GM kukoricát termesztő országban 21%-al, 107 ezer hektárra nőtt a GM növény vetésterülete 2008-ban, annak dacára, hogy a politikai csatározások következményeként Franciaország egyelőre beszüntette a GM kukorica vetését. Ország

Összes vetésterület (ha)

Részesedés (%)

Spanyolország

79 269

74%

Csehország

8 380

8%

Románia

7 146

7%

Portugália

4 851

5%

Németország

3 171

3%

Lengyelország

3 000

3%

Szlovákia

1 900

2%

Ezek összesen

107 717

100%

25

Magyarországon a GM növények termesztésére érvényben levő ún. "koegzisztencia" törvény a legszigorúbb szabályozást jelenti az egyébként sem GMO "barát" EU-n belül. Az ország csatlakozása óta moratórium is érvényben van, amely megtiltja az EU-ban eddig engedélyezett egyetlen GM haszonnövény, a MON810 kukorica fajtacsoport termesztését. Az EU szabályozás szerint az Unióban engedélyezett és bejegyzett GM fajták minden tagállamban termeszthetők, betartva a nemzeti szabályozást (lásd. "koegzisztencia" törvény). Jelen pillanatban az EU-ban jelentős számú GM növényfajta - 62 kukorica, 2 burgonya, 12 repce, 1, rizs, 11 szója, 3 cukorrépa, 22 gyapot valamint 5 dísznövényfajta - engedélyeztetése folyik. Amennyiben termesztési engedélyt kap bármelyik felsorolt fajta, az Magyarországon is új helyzetet teremt, ugyanis gyakorlatban vizsgázik majd a hazai szabályozás. A gazdaszervezetek véleménye szerint a termesztést ellehetetleníti az érvényben lévő törvény, tekintetbe véve az adminisztratív feltételeket: pl. izolációs távolságok betartása, minden szomszédos terület tulajdonosának írásbeli hozzájárulása, a termesztéssel kapcsolatos képzéseken történő kötelező részvétel, stb. Az előzetes felmérések szerint elsősorban az egy tagban nagyobb földterülettel rendelkező üzemek lehetnek az első GM növényt termesztő gazdaságok. Ellentmondásos helyzet alakult ki Magyarországon a GM növények vetőmagja és származtatott termékeik piacán is. Míg a külföldön előállított - 90%-ban GMO tartalmú - szóját, valamint alkalmanként GMO-t tartalmazó kukoricát, repcét a feldolgozóipar korlátozás nélkül importálhatja és alapanyagként felhasználhatja - addig a hazai mezőgazdasági termelőknek nincs legális lehetőségük GM fajtát vetni. Az ellentmondást tovább fokozza az a tény, hogy hazánkban a GM fajtákkal folytatott szabadföldi kísérleteket a hatóságok engedélyezik, és a GM géntechnológiához kapcsolódó összes kutatási tevékenység gyakorlatilag korlátlanul végezhető - a vonatkozó biztonsági előírások betartása mellett -, és erre a tevékenységre rendszeresen igénybe vehető állami pénzforrás is (lásd pl. OTKA, NKTH, stb. pályázatok). Magyarország "hagyományosan" élenjáró országnak számított a múlt század 70-es éveitől kezdve a biológiai alapkutatások terén, beleértve a géntechnológiai folyamatokkal összefüggő ismeretek kutatását is. A 80-as évektől kezdve egyre inkább előtérbe kerültek a gyakorlati hasznosításra alkalmas kutatási célok - a GM haszonnövények -, amelyek az elmúlt 10 évben kezdtek laboratóriumi illetve tenyészkerti formában megvalósulni. A kutatások széles bázisát egyelőre nem követi a megvalósító vállalatok hosszú sora, ami elsősorban a hazai törvényi szabályozásnak köszönhető.

26

Jelentős mérföldkő volt, amikor 2008-ban bejelentették az első martonvásári GM kukoricahibridet, amelyet az MTA MGKI kutatói a Monsanto Magyarország Kft.-vel való együttműködésben állítottak elő és a kísérleti termesztést, vetőmag-szaporítást külföldön végzik, tekintettel a hazai törvényi szabályzás okozta nehézségekre.

3.3 Állattenyésztési biotechnológia

3.3.1 Asszisztált reprodukciós technikák: embrió technológiák

Hazánkban jelenleg csak a genetikai módosítás nélküli, asszisztált reprodukciós módszerek terjedtek el. Az embrió transzfer gazdasági jelentősége a szarvasmarha ágazatban a legnagyobb. A nemzetközi szarvasmarha-tenyésztési szektor jelentős szereplője az EU, tekintve, hogy a tíz legnagyobb szarvasmarha tenyésztő-nemesítő vállalat központja az EU-ban található. Különféle vállalatok és szervezetek vesznek részt a szarvasmarha nemesítésben, mint pl. olyan nagy magántulajdonú cégek mint a Genus (Egyesült Királyság), az AltaGenetics (Hollandia) vagy szövetkezetek, mint pl. a CRV (Hollandia), a Svensk Avel (Svédország). Ezek nemzetközi viszonylatban folytatják tevékenységüket, de találunk jelentős nemzeti példákat is Dániában, Franciaországban és Olaszországban valamint jelentős számú kisebb szervezetet is, amelyek egyedi tenyésztő társaságok vagy társulások, pl. Németországban ezek saját tenyésztési programokat folytatnak. Az Embrio Transzfer szolgáltatásokat vagy állatorvos specialisták vagy pedig erre specializálódott cégek végzik, de ezt elvégezhetik az egyes tenyésztő vállalatok maguk is. A becslések szerint mintegy 100 körül lehet az ún. ET „team"-ek száma az EU-ban. Az EU-ban évente 100,000 körüli a véghezvitt ET-k száma. Régiónkból a Cseh Köztársaság az élmezőnyben van, Magyarország viszont az első 12-ben nincs benne. Ami különösen azért nagyon elszomorító, mert a 80-as években, amikor az embrió transzfer és a hozzá kapcsolódó asszisztált reprodukciós technikák (pl. embrió mélyhűtés, in vitro embrió termelés) nemzetközi bevezetése még javában tartott, Magyarország még élen járó országnak számított, hiszen kb. 3.000 fagyasztott és friss szarvasmarha

és

2.000

fagyasztott

és

friss

juh

embriót

ültettek

be

hazánkban.

A

technikai/technológiai ismeretek és az azokat „működtető" szakemberek rendelkezésre állnak ahhoz, hogy az ET-t és a kapcsolódó ART-at hatékonyan lehessen alkalmazni a kutatásban és a gyakorlati állattenyésztésben. Ezt bizonyítják azok az eredmények, amelyeket már a 80-90-es években hazánkban elértek (SZIE ÁOTK: friss és fagyasztott in vivo embriókból utódok születése szarvasmarha és juh fajokban; in vitro előállított friss és fagyasztott embriókból utódok születése szarvasmarha és juh fajokban; MBK: ) Az in vitro embrió-előállítás nemzetközi jelentősége nagy (évi 600 000 27

szarvasmarha embrió), de az EU aktivitása eltörpül a brazil és USA adatokhoz képest. Hazánkban az elmúlt években gyakorlatilag leálltak az ezzel foglalkozó laboratóriumok, noha a technikai know-how még rendelkezésre áll (MBK, sertés és szarvasmarha). Embrió Transzfer az EU-ban, a top 12 ország adatai 2007-ben (szarvasmarha, juh, sertés, kecske és ló). Ország

Transzferált embriók száma

Franciaország

31 282

Hollandia

22 097

Németország

16 305

Olaszország

13 144

Anglia

8 480

Cseh köztársaság

5 441

Dánia

3 963

Spanyolország

2 014

Finnország

30 217

Svájc

30 324

Írország

2 074

Belgium

1 100

A szektor teljes árbevétele az EU-ban meghaladja a 200 millió Eurót. A fenti adatok alapján az egy embriótranszferre eső pénzforgalmat 2,000 Euróra körül becsülik, ami a nyilvános jelentések értékein belül esik. A hazai szektor jelenleg inkább a kísérleti stádium állapotát mutatja kevés szereplővel, amelyek összetétele is igen heterogén. Feltételezhető, hogy a fejlesztések a nagy, állami kutató intézményben, illetve a mezőgazdasági részvénytársaság által tulajdonolt szarvasmarha tenyésztési rendszeren belül történnek, de a juh és kecske esetében a Nyugatmagyarországi Egyetemmel szoros kapcsolatot tartó PharmaGene-Farm Kft. a hazai fejlesztések úttörője. Jelentős alszektorként figyelembe kell venni az országosan elterjedt mesterséges megtermékenyítő központokat/állomásokat, amelyek elsősorban a szarvasmarha, sertés és ló tenyésztésének egyik alapkövét képezik és sok évtizedes múltra tekintenek vissza. Ezek esetében a kutatás az utóbbi években jelentősen visszaesett és a tevékenység szinte kizárólag szolgáltatásra szorítkozik. A 28

mesterséges megtermékenyítő vállalkozások száma Magyarországon 50 amelynek kétharmada kisvállalkozás. A szektor növekedését, illetve jelen idejű stagnálását meghatározza a hazai állattenyésztésnek az EU csatlakozásunkat követő drámai visszaesése, amit jól jellemez a hazai sertésállomány létszámának a II. Világháborút követő 1945-ben jegyzett állatlétszám alá csökkenése.

3.3.2 Molekuláris állatdiagnosztika és marker asszisztált szelekció (MAS)

Az állategészségügyi diagnosztika forgalma a világpiacon eléri a 400 millió Eurót, ami lényegesen kevesebb, mint a terápia szektor és a humán diagnosztika forgalma. Azonban ezek a felmérések főként a gyors teszteket és kiteket veszik figyelembe, amelyek a modern biotechnológiai diagnosztika eszköztárának részei. A becslések szerint a legnagyobb vállalatoknak a fele rendelkezik EU központtal, és az EU éves forgalma a korszerű biotechnológiai diagnosztika szektorban eléri a 200 millió Eurót. Hazánkban állati géntérképezés, marker szelekció és diagnosztika területen több intézményben folynak kutatások, valamint nagy múltú állattenyésztéssel is rendelkezünk. Azonban az alapkutatást és a gyakorlati alkalmazást összekötő biotechnológiai vállalatok mindkét területen hiányoznak, de jó esély lenne ilyen típusú vállalatok létrehozására, és a meglévő szellemi tőke hasznosítására. Az állattenyésztési MAS, egyedek azonosítási, vagy az állategészségügyi diagnosztikai alapmódszerek már rendelkezésre állnak, azonban az erre épülő szolgáltató laborok még nem jöttek létre, ami negatívan hat vissza a módszerek gyakorlati alkalmazására az állattenyésztésben. Ebben az esetben is igaz, ami a növénynemesítésnél, hogy e módszerek bevezetése kezdetben költségnövekedést okoz, de ez a tenyésztés célirányosabbá tételével és a betegségek korai felismerésével már középtávon megtérül. A MAS és az állat diagnosztika egyértelműen olyan hiányterület, ahol a Magyarországon létrejött cégek teret nyerhetnek nem csak itthon, hanem a régió többi országában is. A modern biotechnológiai módszerek felhasználása a tenyészállatok értékét és értékesíthetőségét is segítheti. A MAS lényege ugyan az, mint a növények esetén azonban az állattenyésztésben és nemesítésben még nem olyan elterjedt ez a módszer, mint a növénynemesítés esetén. Nincsenek az EU-ban adatok arra nézve, hogy ezzel a módszerrel állítottak elő tenyészállatot. Az alkalmazás mellőzésének egyik oka, hogy nem állnak rendelkezésre megalapozott információk a markerekre vonatkozóan és kevés jól használható marker ismert. Hazánkban ennek a módszernek az alkalmazását még nem vezették be. Nem ismert olyan cég, ami használná ezt a módszert. Ennek egyik oka a tőkehiány, ami megmutatkozik az állatállomány folyamatos csökkenésében is (Központi Statisztikai Hivatal adatai 2008). Ezen felül mivel a tenyésztőanyagot a legtöbb esetben importálja hazánk, a módszerek alkalmazására nincs meg a gazdasági háttér. Ezért a haszonállatok egészségügyi diagnosztizálását az 29

állattartók legtöbbször maguk végzik szükségállapotban, azonban a diagnosztikai eljárások alkalmazásának fő célja a kötelezően bejelentendő betegségekkel kapcsolatos - pl. a szarvasmarhák szivacsos agysorvadása, a brucellozis, a tuberkulózis, a száj és körömfájás, stb. esetén. Az esetek többségében a felmérést állami vagy közösségi intézmények végzik el. A korszerű biotechnológiára alapozott diagnosztika általában új és fejlett vizsgálati eljárásokkal szolgál. A fejlődés lemérhető a hitelességen és a pontosságon, vagy leggyakrabban az eredmények eléréséhez szükséges időtartam rövidülésén. Magyarországon a halgazdálkodási célokra felhasználható terület 172.000 ha, ebből természetes víz és víztározó 147.000 ha, és mesterséges halastó 25.000 ha. A tógazdasági és természetes vízi halgazdálkodáson kívül egyre nagyobb szerep jut az "iparszerű" haltermelésnek. Ezeken a telepeken előállított halmennyiség a tógazdasági termelés 3-4%-a. Magyarországon az elmúlt két évtizedben erőteljes kutatás kezdődött a haltenyésztés, halastavi halászat fejlesztésének támogatására. A hazai kutatóhelyeken molekuláris biológiai vizsgálatokat végeznek, természetes vízi és tenyésztett halfajok, populáció genetikai hátterének, genetikai értékének felmérésére, fajvédelmi, tenyésztési, gazdasági és tudományos céllal, hazai és külföldi együttműködésekben egyaránt. A hosszú távú kutatási tervek között szerepel, hogy a pontyfélék és harcsafélék családjába tartozó fajokban, illetve az egyre növekvő jelentőségű intenzív tenyésztésbe vont fajokban (pl.: Sander lucioperca, Perca fluviatilis stb.) a genetikai háttér vizsgálatára alkalmas molekuláris markereket, illetve ivarhoz kötött DNS markereket és géneket találjanak, amelyeket később a halak genetikai állományának vizsgálata során is lehet hasznosítani. A munka során alkalmazott, illetve fejleszteni kívánt módszerek használata a halászati kutatásban és nemesítésben, a tenyészállatok minősítési feltételeinek javítását, korszerűsítését is jelentik. A témacsoportban folyó munkák egy másik igen fontos része a halakkal és a halakon végzett környezet és alkalmazott toxikológiai vizsgálatok molekuláris biológiai támogatása, immunológiai, DNS, RNS és fehérje analitikai módszerekkel.

3.4 Élelmiszeripari biotechnológia

Az élelmiszeripari biotechnológia magába foglalja az új és a hagyományos biotechnológiát. Ereky Károly magyar mérnök szerint ez a biológiai módszerek, eszközök és eljárások felhasználását jelenti az ipar, a technika és a kutatás területén. Szakértők szerint a II. Világháború előtt Magyarország volt a biotechnológia központja, hiszen először itt sikerült nagy mennyiségben ecetsavat előállítani. Szintén

30

hazánk volt az első olyan ország, ahol ipari méretekben gyártottak B12 vitamint, illetve meghonosították a baktérium alapú enzimekkel segített sörgyártást. Az élelmiszeripari biotechnológiai stratégia ennek megfelelően 3 területet ölel fel: az élelmiszeripari speciális tulajdonságú (starter) mikróba szelekciót, hagyományos biotechnológiai eljárásokat és a bioanalitikára alapozott módszer fejlesztést (élelmiszerbiztonsági, minőségbiztosítás, eredetvédelem, bioterroizmus).

3.4.1 MAS (Marker Asszisztált Szelekció)

A molekuláris mikróba szelekció (LAB, élesztő) fő területe a genetikai markerekre alapozott kiválasztás (Marker assisted selection or marker aided selection). Molekuláris markereken elsősorban DNS markereket értünk. Mivel a közvetlenül a fenotípust kialakító génre szelektál alkalmazása lerövidíti a keresztezési populáció visszakeresztezéseinek (backcross) számát. Alkalmazható idegen fajokból átvitt génekre történő szelekcióban, mikor az utódokban csak egyetlen tulajdonságot kívánunk megőrizni. Az ideális DNS markerekre jellemző. Molekuláris marker segítségével a törzsszelekció nagymértékben meggyorsítható, a kívánt tulajdonságra optimált starter törzs nyerhető. Egyúttal a marker arra is lehetőséget ad, hogy a gyártási folyamat során - ami élelmiszeripari fermentációnál nem tekinthető steril fermentációnak -, ellenőrizzük vajon a starter mikrobiológiai tisztasága fenn áll-e.

3.4.2 Hagyományos biotechnológiai eljárások

Csíráztatás A világ növényi eredetű élelmiszertermelésének több mint 90%-a nyugalmi állapotban levő növényi magvak feldolgozására épül. Ezekben az alapanyagokban a tárolt fehérjék, szénhidrátok, zsírok összetett makromolekuláris szerkezetben tárolódnak. Ennek az az oka, hogy a magvakban az életfolyamatoknak a minimálisra kell csökkenni ahhoz, hogy a magvak túléljék a számukra kedvezőtlen körülményeket és a tápanyagokat megőrizzék addig, amíg ismét kicsírázhatnak és megindul az új egyed kifejlődése. Ismeretes, hogy bizonyos magvak nagyon hosszú ideig képesek megőrizni csíraképességüket (több ezer éves lenmagot is találtak már csíraképesen). Ahhoz, hogy a növények ilyen hosszú ideig is képesek legyenek eltartani a bennük tárolt tápanyagokat azon felül, hogy az életfolyamatoknak le kell csökkenni, még más biztosítékoknak is működni kell. A csírázás 31

során az enzimihibitorok lebontódnak, az endogén enzimek aktiválódnak és az alaptápanyagok biológiai hozzáférhetősége, hasznosíthatósága megnő. Ez alapúl szolgálhat különleges táplálkozási célú

élelmiszerek,

funkcionális

táplálékkiegészítők

vagy

funkcionális

élemiszeradalékok

kifejlesztésére. A molekuláris módszerekkel követett csíráztatás módot ad az eljárás gazdaságossági szempontokat is figyelembe vevő optimálásra. Fermentáció A fermetáció során a megfelelő célra szelektált mikróba törzsekkel végezzük el a kiindulási alapanyag (ami lehet ipari melléktermék vagy hulladákanyag is) átlakítását a kívánt céltermékké. Ezzel lehetőség nyílik fenntartható technológia fejlesztésre, a környezetvédelem szempontjait is figyelembe vevő eljárások megvalósítására. Különleges táplálkozási célú élelmiszerek és funkcionális adalékok fejlesztése indulhat meg a nagy enzimaktivitású starter tözsek alkalmazásával (sejtfalbontó, puffasztó hatású galaktooligoszacharidok hidrolízise, fehéreje allergének lebontása, jobb emészthetőségű speciális tápszerek előállítása, parciális proteolizis, zsírok átészterezése, nukleinsav tartalom csökkentése, természet azonos élelmiszer aromák előállítása). Élelmiszerbiztonság és eltarthatósági idő növelése szempontjából szelektált baktérium törzsekkel nagyobb hozzáadott értékű zöldség. gyümölcs, tej, hús--alapú probiotikus termék előállítás érhető el.

3.4.3 Élelmiszerbiztonság monitorozás

Az EuropaBio (Európai Bioipari Egyesület) és a Ventura Valuation nemrégiben közzétette közös felmérésüknek az eredményét, amelyet a biotechnológiában érdekelt 260 európai cég vizsgálata alapján készítettek. Az eredmények szerint Magyarország továbbra is kiemelkedően teljesít a biotechnológiai fejlesztések terén: a hazai biotechnológiai szektorban 77 cég, több mint 1000 főt alkalmaz, ennek 40%-át a kutatás-fejlesztésben. „Magyarország számos kiváló diagnosztikai és analitikai kutatóközpont otthona. Biotechnologiai stratégiájában az általános- és a bioinformatikai kutatások egyaránt kiemelt szerephez jutnak. Az ország eddig mintegy 5 millió eurót fordított a szektor fejlesztésére" - írja a tanulmány. Elemzők szerint az élettudományok területén dolgozó, működési területüket kiterjeszteni kívánó cégek - a fenti okok miatt - gyakran előnyben részesítik hazánkat a régió többi országával szemben. Az 32

élelmiszerbiztonságot a biztonságos élelmiszer-feldolgozás önmagában nem garantálja, hanem a veszélyek megfelelő szabályozását a teljes élelmiszerláncban, így a mezőgazdaságban és az élelmiszer kereskedelemben is meg kell valósítani. Szükség van a teljes termékpályának az ipar közvetlen ellenőrzésén kívül eső lépéseihez kötődő kockázatok értékeléseit lehetővé tevő és a kockázat kezelési döntéseket segítő egyszerű, gyakorlati módszerekre és eszközökre. Az élelmiszermonitorozás egyik jelentős ágát a mikrobiológiai vizsgálatok jelentik. A mikrobiológiai monitoring vizsgálatok elsődleges célja a hazánkban fogyasztott (hazai és külföldi eredetű, beleértve az Európai Közösségből, illetve a 3. országokból származó), valamint exportra szánt élelmiszerek mikrobiológiai biztonságának felmérése, nyomon követése. Ezen túlmenően a 882/2004/EK rendelet monitoring fogalmának megfelelően annak vizsgálata, hogy az élelmiszer-vállalkozók a számukra előírt jogszabályi követelményeket milyen mértékben teljesítik. A monitoring vizsgálati eredmények alapját képezik továbbá annak a nemzetközi adatszolgáltatási - jelentési kötelezettségnek, amelyet a 99/2003/EK irányelvnek megfelelően az Európai Élelmiszerbiztonsági Hivatal felé, továbbá az export célországok illetve a WHO felé teljesíteni kell. A mikrobiológiai monitoring rendszer az objektív monitoring kategóriába tartozik, célja szerint a mintázandó élelmiszert véletlenszerűen kell kiválasztani (az objektívtől eltérő mintavételi célokat külön jelezzük). A mintavételt végző személyt nem befolyásolhatják a kiválasztásnál olyan körülmények, amelyek alapján a mikrobiológiai nem megfelelőség gyanúja felmerül (például hűtőlánc megszakadása, a szemle során tapasztalt higiéniai problémák). Gyanú esetén, illetve korábbi monitoring vizsgálat során feltárt hiányosság miatti ismételt ellenőrzéskor vett mintákat hatósági ellenőrzés vizsgálati célmegjelöléssel kell a laboratóriumba küldeni. Ugyanígy a monitoringtól elkülönített mintavételi célként jelenik meg a fogyasztói panasz, illetve az ételmérgezés kivizsgálása. A 99/2003/EK irányelv előírja többek között a Salmonella spp., a Campylobacter spp., Listeria monocytogenes és a verotoxintermelő E. coli előfordulásának monitorozását az élelmiszerláncban. A Salmonella pl. élelmiszermérgezést ill. élelmiszermérgezést okoz és ez a második legelterjedtebb élelmiszer-kórokozó a Campylobacter után. Legalább 75 cég biztosít szalmonella diagnosztizáló termékeket, kiteket vagy szolgáltatás az EU-ban. Szintén az élelmiszer és takarmánybiztonságot támogatják a különböző allergének és toxikus anyagok kimutatást szolgáló vizsgálatok. Ilyen vizsgálatok elvégzésére fejlesztenek már Magyarországon is könnyen használható kiteket, mint pl. a TOXI-WATCH Elisa kit család, amely mikotoxinok (aflatoxin B1, zearalenone, fumonisin B1 továbbá T2 toxin) mennyiségi analízisére alkalmazható gabonafélékben, emberi és állati fogyasztásra szánt terményekben. 33

Az élelmiszerbiztonsági diagnosztika az EU-ban jelentések szerint 500 millió Euró forgalmat bonyolít évente, aminek mintegy 20%-át teszik ki a gyors vizsgálati eljárások. GMO és fajta nyomon követés is az élelmiszerbiztonsági monitorozás része. A hazai fejlesztésű GMO termékek piacra jutását kockázatbecslés kell, hogy megelőzze. Ennek molekuláris-biológiai és immunanalitikai módszertani hátterét (genomika, porteomika, metobolomika) szükséges megteremteni A GMO nyomon követésre alapozott alszektor pillanatnyilag marginális jelentőségű, bár az EU és Magyarország GMO megítélést befolyásoló politikája következtében a köztudatban messze valós súlyán túl van jelen. Az EU-ban legalább 50 diagnosztikai laboratórium van, amely GMO analízissel foglalkozik, többségük Franciaországban, Németországban és Ausztriában található. Németországban az összes diagnosztikai laboratórium 15-20%-a végez GMO vizsgálatot. Főleg DNS-alapú vizsgálatot alkalmaznak, tekintettel ezek nagy pontosságára a mennyiségi analízis esetében, amit leggyakrabban alkalmaznak a kötelező küszöbérték megállapításakor. A GMO kimutatássokkal kapcsolatos piaci fejlemények elsősorban attól függenek, hogy az elkövetkező 5 évben mennyire halad előre az új GM növényfajták kereskedelmi bevezetése az EU-ban és ezzel összhangban milyen változások történnek az uniós szabályozási jogban. Ez minden bizonnyal jelentős hatással lesz a költségekre és bevételekre ugyanúgy, mint az alkalmazottak számára és képzettségi fokára. A GMO nyomon követésére létrejött intézmények és vállalkozások jövője jelen pillanatban elsősorban a politikai „húzd meg - ereszd meg" csatározások eredményétől függ. Amennyiben megjelennek Magyarországon az első termesztett GM növényfajták néhány évig ezen intézmények számában, méretében és éves árbevételében is növekedés prognosztizálható. Magyarországon három akkreditált laboratórium végez GMO kimutatást terményből, élelmiszerből és takarmányból. Fajta nyomon követést Magyarországon még nem végeznek bizonyító céllal, de a hazai növény és állatnemesítő intézményekben és vállalatoknál már készülnek a MAS során kifejlesztett és alkalmazott DNS markerek valamint az összehasonlító géntérképezés segítségével azok a könnyen alkalmazható diagnosztikai kitek, amelyek segítségével könnyen kimutatható/azonosítható egy-egy növény vagy állatfajta, megnehezítve ezzel a fajtalopást. Az így kifejlesztett módszerek arra is lehetőséget biztosítanak, hogy az élelmiszeripari termékekben (pl. szalámi) pontosan azonosítható, hogy valóban abból az állat/növény fajból/fajtából készítették, mint amit a gyártó állít. Jó példa erre az ún. „Mangalica konzorcium" (MANGFOOD), amelynek résztvevői a hazánkban őshonos sertésfajta három alfajtáját is megkülönböztető diagnosztikai azonosító módszert állít elő Hungaricum termékvédelem

céljából. 34

4 Fehér biotechnológia 4.1 A fehér biotechnológia területei

A fehér biotechnológiát három nagy csoportra szokás felosztani: A. Bioalapú termékek, biofinomítás – Biomasszából organikus savak, ipari enzimek stb. környezetbarát, fenntartható módon történő előállítása különféle iparágak számára: vegyipari és gyógyszeripari alapanyagok, élelmiszer-alapanyagok, textil-alapanyagok, bioalapú műanyagok (biopolimerek), kenőanyagok stb. B. Bioenergia – Biomasszából energiahordozók előállítása: pl. biobrikett, biogáz, bioetanol, biobutanol, biodízel, biohidrogén. C. Bioremediáció – A bioremediáció olyan technológiai eljárás, mely biológiai rendszereket használ a környezet megtisztítására a (toxikus) szennyezőanyagoktól. A bioremediáció során a szerves anyagok biológiai úton történő elbontása (biodegradáció) során széndioxid, víz és biomassza keletkezik. Előfordul, hogy elegendő a „bennszülött" mikroflóra életfeltételeinek javítása (biostimuláció) in situ, ez esetben ásványi anyagokat juttatunk a szennyezett területre. Amennyiben ez a megoldás nem elég hatékony, akkor a célvegyület bontására képes mikroorganizmust, mikrobiális konzorciumokat (bennszülött faj(ok), vagy máshonnan származóak) használunk nagy mennyiségben a szennyezett területen (bioaugmentáció). Az első két területet (bioalapú termékek, biofinomítás és bioenergia) szokták ipari biotechnológiának is nevezni, ami a bioremediációval kiegészülve adja a fehér biotechnológiát (más szóval ipari-környezetvédelmi biotechnológia). Az elemzés további részében a három területet különállóan elemezzük, ez határozza meg a tanulmány jelen részének kereteit.

35

4.2 Bioalapú anyagok, biofinomítás

Általánosságban megállapítható, hogy a biofinomítás a többi biotechnológia alszektorhoz (piros, zöld, bioinformatika) képest tőkeigényes és ezért koncentrált terület, amelyet nagyvállalatok dominálnak, s a területen a KKV-k kevésbé terjedtek el.

4.2.1 Nemzetközi kitekintés

Az európai biofinomítási iparág még mindig a legnagyobbnak számít a világon, aminek szilárd alapjai vannak: •

Az európai tudósok, kutatók e területen világelsők;

•

A fenntartható fejlődés koncepciója Európában elfogadottabb, elterjedtebb;

•

Az EU közelmúltbeli bővítése során jelentősen megnőtt az ipari termelésre alkalmas mezőgazdasági biomassza forrása;

•

A társadalom már elfogadott számos fehér biotechnológiai terméket (pl. a detergens enzimeket).

Az USA és Japán azonban Európa legnagyobb versenytársai a fehér biotechnológia területén, akik világos stratégiában fogalmazták meg, hogy e terület fejlesztésére törekszenek, s jelentős anyagi erőfeszítéseket tesznek ebben az irányban. Kínával és a többi fejlődő gazdaságban szintén gyors fejlődésnek indult a fehér biotech. A mérsékelt égövben a keményítő és cellulóz a biofinomítási iparág alapvető kiindulási pontjai. Ezek lebontásával glükóz nyerhető, amelynek átalakításával ún. platform vegyületekhez juthatunk (etanol, ecetsav, tejsav, borostyánkősav, aszparaginsav, glutaminsav, itakonsav és glicerin), melyekből kiindulva a biofinomítási technológiákat felhasználva gyárthatók az egyes speciális termékek. A biofinomítás egy komplex feldolgozási rendszer. Már az első lépés, a poliszacharidok lebontása is energiaigényes művelet, melybe szeparációs eljárást kell beiktatni a megfelelő tisztaságú glükóz kinyerésére, stb. A biofinomítás többféle alapanyagból (pl. gabonafélék, s azok hulladékai), többféle egyedileg megtervezett - eljárás alkalmazásával oldható meg. A komplex biofinomítási technológiák a „hagyományos" iparágakban alkalmazott műveleteket is integrálják, pl. az alapanyagok előkezelésénél, szeparációknál, stb., s e műveletek alkalmazásánál a környezetkímélő technikákat 36

preferálják, közelítve a zöld biotechnológiához. Különösen fontosnak tűnnek a hőtani és a szeparációs műveletek, s ezen belül is környezetbarát, hulladékmentes, energiatakarékos membránszeparációs eljárások.

Aminosavak •

A nátrium glutamátot ízfokozóként használják az élelmiszeriparban, az aszparaginsav és a fenilalanin az aszpartám nevű édesítőszer két komponense, a lizint, a metionint, a treonint és a triptofánt takarmány- és élelmiszer- kiegészítőként alkalmazzák, a cisztein és a triptofán antioxidánsként vált be (pl. gyümölcslé és tejpor gyártásakor). Aminosavak biotechnológiai úton történő előállítása történhet direkt fermentációval a vad törzsekből létrehozott mutánsok révén (glutaminsav, lizin), prekurzor-addíciós eljárással (szerin, triptofán), illetve biotranszformációval (aszparaginsav).

•

Jelenleg a világon 18 nagy cég folytat fermentációs úton aminosav gyártást, ebből 13 Japán tulajdonú. A terület abszolút vezetője az Ajinomoto, mely a 2006-2007- es pénzügyi évben a piac 60%-át uralta, nettó eladásai 10 milliárd US dollárt tettek ki. A cég 23 országban 121 gyárat működtet, melyek 30.000 munkahelyet jelentenek. Az USA-ban a Stauffer Chem. állít elő glutaminsavat, az ADM lizint, Franciaországban az Orsan SA glutaminsavat és aszparaginsavat, a Rhone Poulenc pedig aszparaginsavat.

Szerves savak A szerves savak a fehér biotechnológia olcsó tömegtermékei. A legfontosabb fermentációs úton előállított szerves sav a citromsav (1.7 millió tonna 2007-ben), a legjelentősebb termelő Kína (35 - 40 %-a a világpiacnak). A citromsavnak elsősorban élelmiszeripari, majd vegyipari felhasználása jelentős. Ára jelentősen oszcillált az elmúlt években ($2/kg - $0.70-$0.80/kg). Európa legjelentősebb citromsav gyártója a Jungbunzlauer (Svájc). Jelentős gyártó még a Gadot Biochemical Industries Ltd. (Izrael) is. •

A glükonsavat kb. 120.000 - 150.000 t/év mennyiségben állítják elő, ezzel a második legjelentősebb szerves sav a világpiacon. Felhasználása a két-és háromértékű fémionokkal való komplexképzése, valamint alacsony toxicitása miatt jelentős. Legjelentősebb termelők a Pfizer (USA), Bristol-Myers (USA), Premier Malt Products Inc. (USA), Roquette Freres 37

(Franciaország), Benckiser (Németország), Fujisawa (Japán), Kyowa Hakko (Japán), Fogelbusch (Ausztria) és a Jungbunzlauer (Svájc). •

Az itakonsavnak

csak vegyipari alkalmazása ismert

(sztirén-butadién műanyagok

kopolimerjeként hasznosul), ez azonban évről évre jelentősen nő. 1979-ig kizárólag a Pfizer (USA) állította elő, jelenleg a Cargill (USA), a Iwata Chemicals (Japán), a Rhodia (Franciaország), és számos kínai vállalat is gyártja. •

Az aszkorbinsav (C-vitamin) előállítása szerves kémiai és biotranszformációs lépésekből tevődik össze; alapelve a D-glükóz 1-es szénatomjának redukciója, az 5-ös és 6-os szénatomok oxidációja, valamint a 2-es és 3-as szénatomok kiralitásának megőrzése. A legjelentősebb előállító a német BASF/Takeda, az amerikai Merck, és a svájci Hoffmann-La Roche. Kína is jelen van a piacon, pontosan nem ismert kapacitással.

•

A tejsav élelmiszeripari, gyógyszeripari és műanyagipari célokra használható királis karbonsav. Kémiai úton történő előállítása során racém elegy, biológiai úton történő gyártásakor - a termelő mikroorganizmustól függően - optikailag tiszta L- vagy D-tejsav is előállítható. Emiatt nagyrészt fermentációs úton állítják elő. A legjelentősebb termelők a Purac (USA illetve Hollandia), a BioGaia (Svédország), a Valio (Finnország), a Galactic (Belgium) valamint számos kínai vállalat.

Glicerin •

A glicerin a fehér-biotechnológia mintapéldája, hiszen sokáig szintetikusan állították elő, mára viszont a biodízelgyártás melléktermékeként keletkezik (megújuló eredetű), és platformalkotó vegyület, tehát hagyományos vegyipari technikákkal vagy biotechnológiai úton nagy hozzáadott értékű származékok nyerhetők belőle, mint például a glicidol, a glicerinkarbonátok, a propilénglikol, és az 1,3-dihidroxiaceton (DHA).

•

Ezek a vegyületek a festék és műanyag iparban használatos adalékok illetve gyógyszeripari nyersanyagok. A DHA fontos alapanyag a kozmetikai ipar számára, mert a bőrre kerülve annak felszínén "napbarnított" színt kelt anélkül, hogy felszívódna.

Ipari enzimek •

A fehér biotechnológia egyik legdinamikusabban fejlődő területe. A legfontosabb enzimek a proteázok, az amilázok, a glükóz izomeráz, a pektináz, a rennin és a cellulázok. Az enzimeket első sorban a papíripar, a textilipar (fehérítés, nyomtatás és festés)4 használja fel. 38

•

Világszerte 117 enzimtermelő cég van, amelyből 75 található EU25 országban. Az enzimek világpiaca kb. 1,8 milliárd EUR, amelyből 1,3 milliárd EUR-t európai cégek termeltek meg.

4.2.2 Hazai helyzet

Aminosavak Magyarországon az Evonik AgroFerm ZRt. (székhely: Kaba, tulajdonos: Ajinomoto, Japán) 40.000 t/év kapacitással 15 éven át állított elő lizint, de a piac változásai miatt 2004-től treonin gyártására álltak át, melyet már az új tulajdonos (Evonik Industries AG, Németország) finanszírozott. Az L-treonin esszenciális aminosav, alkalmazása nélkül nem valósítható meg sertés és baromfihús gazdaságos, versenyképes előállítása. A takarmányozásban alkalmazott esszenciális aminosavak alkalmazása nemcsak gazdasági előnyökkel jár, hanem a nagyüzemi hústermelés környezeti terhelése is minimalizálható segítségükkel. Az esszenciális aminosavak alkalmazásával a ráfordított takarmány mennyisége és a vágásérettség eléréséig szükséges idő is lecsökken. A takarmányozásban alkalmazott aminosavak piaca millió tonna nagyságrendű, ezen belül a treonin világpiacon értékesített mennyisége 100-200 ezer tonna közé esik. A versenyképesség megtartásának illetve fejlesztésének legfontosabb eszköze a magas konverziót biztosító, géntechnológiailag módosított ipari mikroorganizmusok használata. Az Evonik Agroferm Zrt. gyártástechnológiája három olyan technológiai lépést (inaktiválás, ultraszűrés, kristályosítás) is tartalmaz, amelyek biztosítják a termék GMO mentességét. Szerves savak Magyarországon a fentebb felsorolt, platform vegyületként használható egyik felsorolt szerves savat sem gyártják ipari mennyiségben, bár a 70-es évek végén voltak kezdeményezések citromsav gyártó üzem kiépítésére. Magyarországon a tejsav ipari biotechnológiai alkalmazásával kapcsolatos kutatásokat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karának Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszékén végeznek. Részben e kutatások alapján kezdte meg közel negyvenmilliárd forintos beruházását Balatonfűzfőn a Nitrokémia Zrt. A projekt célja hazai mezőgazdasági terményekből biotechnológiai eljárással előállított tejsavból környezetbarát műanyag alapanyag (politejsav), oldószerként használható laktát-észterek gyártása, a gyártási melléktermékek teljes körű hasznosításával. Az első generációs 39

technológia évi 100.000 tonna búza feldolgozásával tervez, az üzem telepítési tervek azonban a kapacitás megduplázására is lehetőséget biztosítanak. A megnövelt termelési kapacitásban növekvő szerepet tölthetnek be nem élelmiszeripari növények, mint például a Magyarországon kiemelkedően kedvezően termeszthető cukorcirok. A fejlesztés eredménye lehet további tejsav bázison előállítható alapanyagok

előállítása,

valamint

az

alaptechnológiában

előállított

termékekre

alapozó

feldolgozóipar betelepítése. Glicerin Ipari alkalmazások Magyarországon még nem folynak a glicerin hasznosítására, azonban a BME Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszékén ígéretes kutatások folynak ezen a területen is, a Szegedi Tudományegyetem Biotechnológiai Tanszékén pedig a biodízel gyártás melléktermékeként keletkező, metanollal szennyezett glicerin biogáz termelésben való hasznosítását vizsgálják. Ipari enzimek Előállításuk Magyarországon nem folyik. Enzimgyártást előkészítő fejlesztések folynak a Szegedi Tudományegyetem és Corax-Bioner Zrt együttműködésében valamint a Debreceni Egyetem Genetikai és Alkalmazott Mikrobiológiai Tanszékén.

4.3 Bioenergia

A bioüzemanyagok és a bioenergia piaca a világon mindenhol erősen a politikától és a gazdaságpolitikai ösztönzőktől függ.

4.3.1 Nemzetközi kitekintés

Az USA és Japán dollár-milliárdokat fektet az alternatív energiaforrások kutatásába, Kína mostanában kapcsolódik be saját és egyelőre zártkörű fejlesztési programjával a világméretű erőfeszítésekbe. Az EU ezen a területen is később kezdett el aktivizálódni, mint globális riválisai és az elképzelések még ma sem egységesek, ennek megfelelően a programok fragmentáltak. A biomassza többféle energiahordozóvá alakítható: biobrikett, biogáz, bioetanol, biobutanol, biodízel vagy pedig a legtisztább energiahordozó a biohidrogén. Mindegyiknek van előnye, hátránya, de a 40

köztük lévő verseny még korántsem dőlt el, sőt valószínűsíthető, hogy egymást kiegészítő alternatív energiahordozók lesznek a jövőben. •

Biobrikett. Természetes alapanyagokból (fűrészpor, faforgács, faapríték, energianád, energiafű, mező- és erdőgazdasági melléktermék) préseléssel készített, alacsony nedvességtartalmú tömörítvény. Jobb hatásfokkal ég, mint a hagyományos tűzifa, fűtőértéke nagy, kétszerese az átlagos tűzifának kb. 17- 19MJ/kg.

•

Biogáz. A biogáz biomasszából mikrobiális konzorcium által előállított gáz, mely mintegy 60-70 % metánból 30-40 % CO2-ből áll. A tisztítatlan biogáz fűtőértéke mintegy 23 MJ/m3, de nagyban függ a termelt gáz metántartalmától. Az elégetésen kívül gázmotorok segítségével elektromossággá alakítható és a központi áramellátó rendszerbe táplálható. A CO2-től és alacsonyabb koncentrációban keletkező egyéb gázoktól megtisztítva földgáz minőségű energiahordozót kapunk, ami minden olyan célra alkalmas, amire ma a gyorsan elfogyó, fosszilis eredetű földgázt használjuk hőtermeléstől a vegyiparon át gépjárművek üzemanyagáig. A biogáz termeléshez a legkülönfélébb alapanyagok használhatók, az alapanyagot illetően relatíve kevéssé kényes rendszer. Mivel növények esetén a teljes képződött biomassza tömeg betáplálható a fermentorba egységnyi területen nagyjából háromszor annyi energiahordozó állítható elő, mint az etanol vagy biodízel esetében, ahol csak a növények magjait (annak sem a teljes biomassza tömegét) hasznosítjuk. A világon sok millió különböző méretű biogáz üzem létezik, elsősorban Távol-Keleten népszerű kis farmok energetikai önellátására. Európában Németország, Anglia, Dánia és Ausztria a vezető biogáz nagyhatalmak. Az USA-ban is felismerték az ilyen lokális önellátó rendszerek jelentőségét és gomba módra szaporodnak a mezőgazdasági farmokhoz kapcsolódó helyi biogáz rendszerek.

•

Bioetanol. Bioalkoholt

általában cukorból állítanak

elő

élesztővel való

anaerob

fermentációval. Attól függően, hogy honnan nyerik a cukoroldatot, beszélünk első (cukor), második (keményítő) illetve harmadik generációs (cellulóz, hemicellulóz) alkoholgyártásról. Energetikai célra ma az első és második generációs alkoholtermelő technológiákat használják világszerte. A trópusi és féltrópusi éghajlatú országokban (mintapélda Brazília) jól terem a cukornád, a belőle kinyert cukoroldat közvetlenül táplálható az alkoholos fermentorba. A mérsékelt éghajlatú országokban a keményítőből történő alkoholgyártásra van lehetőség. A folyamat első lépése a cukorpolimerek bontása enzimatikus hidrolízissel, mely általában költség- és energiaigényes folyamat. Az így kapott cukorhidrolizátum élesztővel vagy más speciális mikrobával etanollá fermentálható. Az etanol gépkocsi üzemanyagként adalékként illetve bizonyos feltételek teljesülése esetén tisztán is felhasználható, emellett fontos 41

vegyipari alapanyag. AZ EU országokban 5% bioetanol bekeverési arány kötelező, ezt hazánk is teljesíti, de a fejlettebb tagállamok jócskán meghaladják ezt az arányt. •

Biobutanol. butil-alkohol. Alapanyaga ugyanaz, mint a bioetanolé, csak a cukoroldatból nem élesztővel, hanem Clostridium baktériumokkal állítják elő. Számos tulajdonsága jobb, mint az etanolé, ezért a jövőben a bioetanol komoly versenytársa lehet. Ez az energiaforrás kevéssé elegyedik vízzel, kisebb a gőztenziója, és energiatartalma is magasabb: gyakorlatilag azonos a benzinével. Ráadásul a benzines motorokban azok átalakítása nélkül nagyobb arányban keverhető, sőt önmagában is használható. A biobutanol alapú infrastruktúra kialakítása sokkal egyszerűbb lenne, mint átállni bioetanolra. Mindazonáltal az üzemanyag célú biobutanol gyártás még gyerekcipőben jár.

•

Biodízel. Bizonyos növények olajokban gazdag magjából (repce, napraforgó, pálma, jatrofa, ricinus vagy szója) préseléssel nyerhetjük ki az olajat, melyet rövid szénláncú alkoholokkal átészteresítenek. Erre az olaj hidrodinamika, fluiditási tulajdonságainak javítása miatt van szükség. A biodízelt valójában agrodízelnek lehetne inkább nevezni, mert igaz, hogy biomasszából készül, de a gyártási technológia során biotechnológiai lépés nincs. A biodízel gyártás az alternatív üzemanyagok előállításának az egyik legdinamikusabban fejlődő ága.

•

Biohidrogén. A biohidrogén az elképzelhető legtisztább, ezért egyértelműen a jövő energiahordozójának tekintett gáz, hisz az elégetése, az energia visszanyerése során nem képződik más melléktermék, csak víz, ezért a teljes üzemanyag előállítási és felhasználási ciklusból a szénkörforgás kihagyható, nincs üveghatást okozó melléktermék. Emellett a biohidrogén az egyetlen olyan bioüzemanyag, mely napfény energiájának közvetlen konverziójával is nyerhető. Vannak olyan fotoszintetikus élőlények, melyek képesek a napfény energiáját hasznosítva a bennük felhalmozott felesleges elektronokat hidrogén formájában pumpálják ki magukból. Alternatív megoldásként, hidrogén fejleszthető a fentiekhez hasonló módon biomasszából fermentációval is, ebben az esetben nincs szükség megvilágításra, fényenergiára. A két módszert integráló demonstrációs projekt jelenleg is fut az Európai Unió 6. keretprogramja támogatásával. A biohidrogén technológiája ipari léptékű megvalósítsa még nem elég kiforrott, de hidrogén alapon működő mintafaluk illetve demonstrációs projektek már régóta futnak szerte a világon.

Az alternatív energiahordozók között a biomassza alapú energiatermelés 25-30%-os részesedésével igen előkelő helyet foglal el a mezőnyben. A bioetanol termelés a 2000-t követő hét évben több mint kétszeresére emelkedett. A biodízel előállítása 2004-től mutat markánsabb növekedést. Hasonló

42

intenzív növekedést mutatott a biogáz fejlesztés is: pl. Európában a 2005 évi 4,71 Mtoe érték egy év alatt 14 % -kal emelkedett.

4.3.2 Hazai helyzet

Magyarországon az egyoldalú és főleg importra alapozott energiaellátás miatt a megújuló energiaforrásoknak, alternatív energiahordozóknak mindenképpen hamarosan kiemelt jelentőségű fejlesztési iránnyá kell válniuk. Ráadásul mára az is világos, hogy az agrárgazdaság elsődleges funkcióját, az élelmiszerellátást túlteljesíti és túltermelés van mind növényi mind állati jellegű élelmiszerekből. Az adottságaink tehát megvannak, hogy jelentős előrelépéseket tegyen a biomassza alapú megújuló energiaforrások fejlesztése területén. Magyarország jelentős mezőgazdasági termőterülettel rendelkezik, ebből 5,7 millió hektár (mHA) művelt terület, viszont közel 1,8 mHA 17 aranykorona (AK) alatti rossz minőségű, élelmiszertermelésre nem, de biomassza termelésre alkalmas termőföld. Hazánk biomassza potenciálja 340 - 360 millió tonnára tehető, amiből mintegy 110 - 120 millió tonna újul meg. A megújuló energianövényzet energia potenciálja mintegy 1100 1200 pJ, ami nagyjából megfelel az ország energiaigényének. Ennek körülbelül 60 %-a az élelmiszeripari célra termelt növényi anyag, tehát az energiatermelésre fordítható magyarországi biomassza kapacitás az ország éves energiakészletének 40-45 %-át lenne képes biztosítani. A hivatalos álláspont és előrejelzések ennél - indokolatlanul - sokkal szerényebbek. A távlati megújuló energia nemzeti koncepció szerint, mintegy 15-20 % megújuló energiatermelés érhető el a magyar potenciálból. Az IEA számára saját magunk által kiállított szegénységi és tehetetlenségi bizonyítvány szerint 2020-ra az ország energiatermelése potenciálisan a teljes igény 25% -át képes kielégíteni és ebből a biomassza csak 2-3 %-ot tesz ki. Országunkban a biomasszának négy fő felhasználási területe van: égetés, biogáz, bioetanol illetve biodízel. 2006 óta a megújuló energia túlnyomó részével hőt illetve áramot termelnek égetéssel, ami a biomassza felhasználásának kétségkívül a legegyszerűbb, de ugyanakkor legkevésbé a fenntartható fejlődést és környezetvédelmet szolgáló módja. Magyarországon mindössze 7 mezőgazdasági alapanyagot hasznosító biogáz üzem működik, ezeken kívül 12-15 szennyvíztelepen használnak biogáz termelő technológiát a szennyvíziszapból biogáz termelésre és 6-7 kommunális szemétlerakóra telepítettek depóniagáz kinyerő technológiát. Ez a németországi 4 ezer - zömmel agráriumból származó alapanyagot feldolgozó biogáz üzemhez képest elenyésző! A kevéske biogázt hő és elektromos energia formában hasznosítják a magyar üzemek. Üzemanyagként még a földgáz sem hódította meg hazánkat: csak két városban Szegeden és Debrecenben működnek gázüzemű autóbuszok. Az összkép bármelyik vetületét nézzük, riasztóan nagy a lemaradásunk Európához és a világhoz viszonyítva. 2006-ban sorra jelentek meg a hírek 43

bioetanol üzemek alapkőletételéről, de ezek végül szinte mind abbamaradtak, s jelenleg két hazai gyár képes az üzemanyag adalékként használt bioetanol előállítására. A szabadegyházi Hungrana Kft. termelési kapacitása évi 150 ezer tonna. A Győri Szeszgyár és Finomító Rt. ennél jóval kevesebbet, mindössze 25 ezer tonna bioetanolt állít elő. A biodízel gyártása még rosszabb helyzetben van. Néhány elhalt próbálkozás után talán a Komáromban 2008-ban átadott évi 150 000 tonna kapacitású üzem jelenthet némi szépségtapaszt a helyzeten.

4.4

Bioremediáció

A bioremediáció biztonságos technológia, mert a természetes mikroflóra egyedeit használja fel, veszélyes vegyszert nem használnak, a kiegészítő tápanyagok sem veszélyesek (ásványi anyagok, nyomelemek, vitaminok), a folyamat során a veszélyes anyagok semleges (nem toxikus) vegyületté alakulnak. Előnye, hogy természetes folyamatokon alapszik, a szennyezett terület, talajvíz az eredeti helyen (in/on site) tisztítható, kevés hulladék keletkezik, más módszerekhez képest nem igényel annyi felszereltséget, ezért olcsóbb, mint a legtöbb fizikai-kémiai eljárás. Szennyezett talajok remediációja történhet in situ vagy ex situ. Ex situ talajtisztításnál a szennyezés helyéről eltávolított, kiásott talajt kezeljük a helyszínen prizmákba rakva, vagy bioreaktorokban. In situ talajtisztítási technológia esetében a kezelendő talajtérfogatot, mint egy nyitott reaktorként kezeljük, s a technológiai paramétereket a talaj belsejében biztosítjuk, és a természetes inhomogenitásokat a tervezés során figyelembe vesszük. A bioremediáció hatékonyságát számos tényező befolyásolja, a környezeti tényezők, valamint a bennszülött mikroba populációk. Környezetünkben rendkívül sok és sokféle mikroorganizmus él. Ezek nagy részét még nem is ismerjük. Az ismertek között akadnak kevésbé jelentős, és/vagy nehezen szaporítható fajok, de találunk számos fajt, mely ipari, biotechnológiai szempontból számunkra hasznos. A bioremediációs technológiák esetében, a mikroorganizmusoknak központi szerepük van, elsősorban a vízben, a talajban, vagy az üledékben. A működésükhöz szükséges optimális körülményeket (amelyek általában nem adottak) nekünk kell biztosítanunk a maximális hatékonyság érdekében. A környezetet szennyező szerves anyagok többsége aerob körülmények között biodegradálható hatékonyan, ezért az oxigénellátottság alapvető fontosságú a bioremediáció során. Emellett a nedvességtartalom, a környezet kémhatása, tápanyagok jelenléte/hiánya szintén fontos paraméterek a bioremediáció kivitelezésében. A szennyezett környezetben előbb-utóbb kialakul egy sajátos mikroflóra, mely képes elviselni, sőt bontani is a szennyezőanyagokat. A hatékonyság növelése érdekében egyre gyakrabban alkalmaznak mikrobiális oltóanyagokat a környezetvédelmi technológiákban, elsősorban a 44

talajtisztításban,

szennyvízkezelésben.

Számos

paraméter

figyelembe

vételével

lehet/kell

megtervezni a tisztítást. A bioremediációt fizikai és/vagy kémiai módszerekkel lehet kapcsolni. Olyan módszer együttesre van szükség, mely a lehető legjobb eredmény biztosítása mellett a legkevésbé károsítja az ökoszisztémát. Hiába tökéletes módszer szerves szennyezőkre a magas hőfokú égetés, ha az tönkreteszi a talajt, annak szerves anyagait, teljes biológiai rendszerét. Az eredményül kapott tiszta anyag már nem is tekinthető talajnak. Ráadásul az eljárás igen költséges. A bioremediáció alkalmazása messzemenően figyelembe veszi a természeti körülményeket, azokra minimális/vagy nincs káros befolyása. A megfelelő technológia kiválasztása előtt először előkísérletekkel fel kell mérni a szennyezett talaj fizikai, kémiai és biológiai állapotát és a talajban folyó biodegradációt, majd az ismeretek alapján olyan technológiát kell tervezni és alkalmazni, amely a talajban működő, illetve utólagosan hozzáadott mikroorganizmusoknak optimális körülményeket biztosít (nedvességtartalom, hőmérséklet, tápanyag-ellátottság, levegőztetés). Rendkívül nagy jelentőségű az alkalmazható módszerek között az apoláros szerves szennyezők hozzáférhetőségét növelő körülmények biztosítása vagy adalékok alkalmazása. A szennyezett környezetben nem jelenlévő mikroorganizmus adagolására pl. friss szennyezés esetében kerülhet sor, amikor a talaj saját mikroflórájának még nem volt ideje adaptálódni a szennyezőhöz, illetve toxikus xenobiotikumok esetében, melyek gyors bontására a bennszülött mikroflórának kicsi az esélye. Ez utóbbi esetben adaptált, sőt esetleg génmanipulált törzseket kell alkalmaznunk. Talajoltóanyagot alkalmazhatunk még nagyon rossz minőségű, alacsony sejtszámú, leépült talajok esetében is.

4.4.1 Nemzetközi kitekintés

Nap mint nap hallhatunk a média jóvoltából híreket egy-egy látványos katasztrófáról. A világ minden pontján gondot okoznak a veszélyes, rejtett és jól észrevehető hulladékok, környezeti szennyezések. Ahol megoldható a bioremediáció bevetése, ott gyakran bevetik ezt a környezetbarát megoldást, ami a szennyezés akár 100%-os megszüntetését is lehetővé teszi. A termelő üzemek mindig újrateremtik a problémát, erre több példát is megemlíthetünk, melyek közvetlenül érintik Magyarországot is: Rába habzása egy osztrák bőrgyár elfolyó szennyvizének Rábába engedése következtében, illetve a Tisza cianid- és nehézfém-szennyezése egy ausztrál-román kooperációban működő cég Romániában üzemelő nemesfémbányáiban keletkező veszélyes hulladék hanyag kezelése eredményeképpen.

45

4.4.2 Hazai helyzet

Magyarországon a mezőgazdasági területek, a felhagyott orosz laktanyák, és a vegyipari cégek hulladéklerakói jelentették/jelentik a legnagyobb problémát. A nem veszélyes hulladékok nagy része a hulladéklerakókba kerül, komposztálással, egyéb ártalmatlanítással feldolgozzák azokat (főleg kommunális, élelmiszeripari hulladék). A veszélyes hulladékok jelentős részét hulladékégetőkben semmisítik meg (37%), további 30%-ot főleg kémiai megoldásokkal ártalmatlanítanak, a maradék 30-40% feldolgozatlan marad. Ezek a megoldások gyorsak, többé-kevésbé hatékonyak, de gyakran járnak együtt környezetszennyezéssel. Jelenleg nem ismert olyan hatékony, és a környezetet nem károsító eljárás, mely megoldaná a nagy mennyiségben jelenlévő veszélyes anyagok gyors és 100%-os ártalmatlanítását. A visszamaradt szennyezőanyagok nagy része ásványi olaj eredetű, és jelentős mennyiségben találkozunk aromás vegyületekkel is. Ezek elbontására több kutatólaboratórium kifejlesztett megfelelő biodegradációt, bioremediációs eljárást. Ennek ellenére minden esetet egyedinek kell tekinteni, és ellenőrizni a meglévő eljárások hatékonyságát laboratóriumi és félüzemi szinten. Erre általában nem jut idő, legtöbb esetben a kivitelező türelmetlen, és sikertelennek véli a kutatóval végzett közös munkát. Ennek megváltoztatásához komoly szemléletváltásra is szükség van. •

A mezőgazdasági területeken elsősorban a kijuttatott rovar-, és gyomirtószerek, műtrágyák jelentenek gondot. Ezeken a területeken a kármentesítés, és annak monitorozása különösen fontos, mert ezek a szerek nem kerülhetnek az élelmiszer növényeken keresztül a táplálkozási láncba. Megoldás a talajcsere és a szerek használatának kontrollja, bioműtrágyák, biopeszticidek használata, illetve a talaj, talajvíz folyamatos ellenőrzése (monitoring). Erre jelenleg a mezőgazdasági cégeknek nincs elegendő pénzük, ezért a monitorozást támogatni kell állami finanszírozással vagy pályázati úton. A környezetre elsősorban a talajból kimosódott és a talajvízbe vándorló nitrogén hat károsan, egyrészt a felszíni vizek eutrofizálását okozva, másrészt a kutak és az ivóvíz nitrát tartalmát növelve. Sajnos ma elsősorban a szennyezés megszüntetésére kell koncentrálnunk, és a megelőzésre így kevesebb lehetőség/ idő marad. A biológiai alapokon nyugvó nitrátmentesítés kulcsát a denitrifikáló mikroorganizmusok jelentik.

•

Az Orosz Déli Hadtest által használt laktanyák kárfelmérésére és kármentesítésére elkülönített pénzek nagy részét csak a kármentesítés felemésztette. A következő évekre előirányzott környezetvédelmi és kármentesítési KvVM tervezet még mindig tartalmaz az orosz laktanyák kármentesítésére irányuló munkálatokat. Ebben a projektben a pénzek elosztása, az előirányzatok rossz megadása okozhatta ezt az elhúzódó folyamatot. Ennek 46

tapasztalatain okulva fontos, hogy a pénzelosztások esetén pontosabban határozzák meg az egyes részfeladatok költségigényét, és azt be kell tartani. A kárfelmérés rendkívül fontos része a környezetvédelmi feladatoknak, nem lehet elnagyolni, azonban, ha aránytalanul felemészti a teljes költség nagy részét, akkor a környezet védelmét nem valósítja meg a munka, így az nem teljesül, ami a ráfordított pénzek kidobásának érzését kelti. •

A vegyipari cégek hulladéklerakói jelentik a legnagyobb veszélyt a környezetre. Olyan világban élünk, ahol cégek viszonylag könnyen cserélnek gazdát, illetve tönkremennek a gazdasági válságnak, vagy az igények változásának következtében. Ilyen esetekben a hulladéklerakók sorsa kétséges. Őrzés és gondozás hiányában ezek a lerakók tönkremennek, a veszélyes hulladék a környezetbe kerül. Óriási gondot jelent a kármentesítésre a pénz előteremtése, ha nincs felelős, mert tönkrement a tulajdonos, megszűnt a cég (Garé - BVM hulladéklerakója). Ez esetben az államnak kell gondoskodni a területről. Ennek elkerülése érdekében sokkal szigorúbb, pontosabb szabályozások szükségesek. A cégeknek szükséges a korrekt, folyamatos adatszolgáltatás a kockázati területekről, ezeket az adásvétel során, illetve csődeljárás során be kellene mutatni.

A fent leírt esetek többségében a kármentesítésre kombinált eljárások javasolhatók, melyekben a kémiai-biológiai remediáció jelentősen csökkenti/megszűnteti a szennyezéseket. Magyarországon gyakran találkozhatunk olyan kármentesítési projektekkel, melyek nem kellően átgondoltak, menet közben változtatásokat kell beiktatni, elfogy a ráfordított pénz, és nem utolsó sorban egy kormányváltás is derékba tört egy-két már zajló kármentesítést.

47

5 Bioinformatika 5.1 A bioinformatika alszektor definíciója és fő területei

5.1.1 A bioinformatika, mint tudományterület

A bioinformatika az a tudományág, amely informatikai eszközöket és módszereket alkalmaz a biológiai folyamatok megismerésére, modellezésére és befolyásolására. Bioinformatika - bio határozza meg a feladatot, informatika az eszközöket. A bioinformatika interdiszciplináris tudomány: a számítástechnika alkalmazása a molekuláris biológiában. A bioinformatika kifejezés Paulien Hogewegtől származik 1978-ból, amikor biotikus rendszerek információs folyamatait tanulmányozta. A bioinformatika magában foglalja az adatbázisok, algoritmusok, számítógépes és statisztikus eljárások és elméletek létrehozását és fejlesztését a biológiai adatok analízisére és kezelésére. Az elmúlt évtizedekben a molekuláris biológiai technológiák és a számítástechnika fejlődésének eredményeként hatalmas mennyiségű molekuláris biológiai információ halmozódott fel. A bioinformatika azon matematikai és számítógépes módszerek összefoglaló neve, amely segítségével megérthetjük a biológiai folyamatokat.

5.1.2 A bioinformatika gazdasági alkalmazásai

A. Bioinformatika (szűken értelmezett) A bioinformatika egyik legfontosabb alkalmazási területe a genetikai információ, a DNS és fehérjeszekvenciák illesztéséhez, összehasonlításához és a szekvenciákban levő mintázatok felismeréséhez kapcsolódik. Jelenleg a robbanásszerűen növekvő genetikai információ korában a bioinformatika szekvencia feldolgozáshoz kapcsolódó alkalmazása messze a legnagyobb jelentőségű. Ugyanakkor a genetikai információ a fehérje szintjén meghatározza a másodlagos és harmadlagos térszerkezetet és ez által meghatározza a fehérjék működését. Gyakori feladatok között van DNS és fehérje szekvenciák egymáshoz való illesztése, összehasonlítása illetve homológia modellek építése egy ismert fehérje térszerkezet és hozzá hasonló ismert fehérje 48

szekvencia alapján. A kutatás legfőbb területei szekvencia illesztés, génkeresés, genom összerakás, szerkezeti biokémia (homológia modellezés, ab initio fehérje szerkezet meghatározás, molekuláris dokkolás), fehérje-fehérje kölcsönhatások, genom-szintű asszociációs vizsgálatok és az evolúció modellezése. B. Biokémiai informatika A biokémiai informatika a számítógépes és informatikai megoldások alkalmazása biokémiai problémák megoldására. Ezek az in silico módszerek a gyógyszerkutatásban és a biológiai hatóanyagok kutatásában használatosak. C. Egyéb, biológiai kísérletekhez tartozó informatikai megoldások Azokat a megoldásokat soroljuk ebbe a kategóriába, amely egy adott biológiai kísérlet vagy eszköz használatával kapcsolatos informatikai megoldásokat tartalmazza és nem sorolható be a fenti kettő kategóriába.

5.1.3 A bioinformatika ígérete

Napjaink egyik forradalmi technológiai változása a génszekvencia-meghatározás költségének rohamos csökkenése és a szekvencia-információ robbanásszerű növekedése. Néhány radikális innováció nagyságrendileg növelte meg a genetikai szekvenálás hatékonyságát. Ezen innovációk eredményei az ún. következő generációs szekvenátorok (next generation sequencers) 2007-es piacra lépése és ezek folyamatos fejlődése. Várhatóan egy teljes emberi genom meghatározása 2011-re a rutin

diagnosztikai eljárások

költségszintjén

lesz

elérhető.

A

robbanásszerűen

növekvő

adatmennyiség feldolgozása jelenti a következő néhány év egyik legnagyobb tudományos-technikai kihívását. Az így nyert információ felhasználása a gyógyszerkutatást és az orvostudományt alapvetően fogja megváltoztatni a személyre szabott gyógyászat megjelenésével. A fejlődés menetét jól jellemzi a teljes egyéni emberi genom szekvencia információ változása. 2006-ig kettő, 2009 első negyedévében már néhányszáz teljes genom állt rendelkezésre. Ugyanakkor öt éven belül a Complete Genomics cég egymaga egymillió teljes emberi genom szekvenálását tervezi. Mindezek alapján valószínű, hogy öt éven belül minden klinikai vizsgálatokban résztvevőknek rutinszerűen meghatározzák a teljes genomját, valamint tíz év múlva a fejlett országokban születő csecsemők genom szekvenciája születéskor rutinszerűen meghatározásra kerül. A teljes genom 49

szekvenálás kiváltja a ma használatos genetika tesztek nagy részét, melyet apasági vizsgálattól kezdve, a diagnosztikai biomarker meghatározáson át a nyomozói munkáig rendkívül sok helyen alkalmaznak. Ezekben a szolgáltatásokban a szekvencia meghatározás és a szekvencia informatikai feldolgozása két külön lépéssé válik és nagyon hamar az informatika lesz ezeknek a módszereknek a szűk keresztmetszete. Ezt az indokolja, hogy az informatika hatékonysága nem fejlődik olyan ütemben, mint a szekvenálásé. Míg az informatika hatékonysága másfél év alatt duplázódik Moore törvény alapján, addig a szekvencia meghatározás költsége az utóbbi években évente egy-egy nagyságrenddel csökkent és a meghatározott információ mennyisége is hasonló mértékben növekszik. Ezt a problémát jól szemlélteti, hogy a Complete Genomics, az első teljes genom szekvenciát nagy tömegben ajánló cég, 60.000 processzorból álló, Google-hoz hasonló informatikai parkot létesít csak a saját maguk által meghatározott genom információ feldolgozásához. Míg a szekvenálás múltját és jelenét a szekvenálási technológiák fejlődése jellemezte, a szekvenálás jövőjét az informatika fogja meghatározni. A Human Genome Project orvos végzettségű vezetője Francis S. Collins azzal köszönt le posztjáról, hogy a genomika ettől a ponttól egy alapvetően informatikai probléma és innen az informatikának kell a vezető szerepet betölteni. Ahogy egyre több genom információ kerül meghatározásra, úgy egyre jobban beigazolódik Collins jóslata. Míg az egyszerű polimorfizmusok (single nucleotide polimorphism, SNP) szerepét alapvetően ismerjük, a strukturális variációk (inzeráció, delició, blokk-szubsztitúció, beszúrási variációk, másolat-szám variációk, transzlokációk) funkcionális megértése részben megoldatlan algoritmikus informatikai probléma. A genom-betegség összefüggések kutatása pedig az adatbázis-technológiák és a statisztika egyik legnagyobb jövőbeli kihívása. A piaci elmozdulás a genomikából a proteomikába, majd onnan tovább a rendszer biológiába új lehetőségeket nyit meg a bioinformatikának. Mindezek a trendek és változások új lehetőségeket nyitnak meg Magyarország számára globális réspiaci lehetőségeket jól kihasználó, jelentős cégek és új magas hozzáadott értékű munkahelyek létrehozására. Fontos aspektusai ezeknek a lehetőségeknek, hogy: 1. Alapvetően informatikai, orvosi és biológiai kompetenciára építenek, amelyek erősek Magyarországon, 2. Nincs szükség költséges infrastrukturális beruházásokra, 3. A folyamatosan megújuló megoldatlan kihívások az újonnan belépő versenytársaknak is jó esélyt adnak. 50

Rövid távon vonzó lehetőségeket látunk a pusztán informatikai problémák, különös tekintettel az adatbázisok kezelése, statisztikai módszerek alkalmazása, adatbiztonság, és infrastrukturális hatékonyság fejlesztése területén jelentkező alkalmazott kutatási problémák megoldásának hasznosítására. Közép és hosszabb távon a betegség és genomika kapcsolatának kutatása jelenthet nagy jelentőségű áttöréseket. Ebből a szempontból rendkívül fontosnak tartjuk az interdiszciplináris kutatások és ezen belül

az

alapkutatások

támogatását.

Több

jövőben

gazdaságilag

rendkívüli

jelentőségű

bioinformatikai kérdés ma még csak alapkutatási szinten fogalmazható meg. Mindezek alapján célzott állami szerepvállalás a bioinformatikai kutatás-fejlesztés erősítésére egy gyorsan megtérülő és hosszú versenyképességet biztosító beruházás Magyarország számára.

5.2 Helyzetelemzés, nemzetközi kitekintés

5.2.1 Bioinformatika (szűken értelmezett)

A bioinformatika piaca dinamikusan növekszik, amely 5 milliárd dolláros növekedésen fog keresztül menni a következő 5 évben. Ez elég nagy ahhoz, hogy Magyarországon a globális réspiaci lehetőségeket jól kihasználó, jelentős cégek jöjjenek létre. A globális bioinformatika piac és alpiacai (2007-2014), millió USD Szegmens

2007

2008

2009

2014

CAGR%

Eszközök

659,1

850,3

1099,2

4071,9

29,9

Tartalom / Adatbázis

948,4

1133,7

1358,5

3439,2

20,4

Szolgáltatás

222,2

276,5

345,1

1093

25,9

Összesen

1829,7

2260,5

2802,8

8604,1

25,1

A piac növekedését meghatározó fő tényező a személyre szabott gyógyászat, amely felerősítette a farmakogenomikai és farmakoproteomika kutatásokat. A genomikai és proteomikai biomarkerek kutatások hatékony és biztonságos gyógyszerek kifejlesztéséhez vezettek. A piaci elmozdulás a genomikából a proteomikába, majd onnan tovább a rendszer biológiába új lehetőségeket nyit meg a bioinformatikának. Az adat és rendszerintegráció kérdését a piaci szereplőknek meg kell oldani, egyébként ez lehet az egyik visszatartó tényező. Vannak eddig a bioinformatika számára 51

kihasználatlan, de jövőben érdekes területek, mint például az antibiotikum-rezisztencia vagy a bűnügyi DNS-analízis. A magas keresetek a fejlett világban növelik a molekuláris medicina iránti keresletet, ami közvetve érinti a bioinformatikai piacot. Fő piacszegmensek: •

A bioinformatikai módszerek piacán a szekvencia analízis módszerek a dominánsak, különösen a DNS-szekvenálás és a microarray analízis nyit vonzó lehetőségeket. A szekvencia-illesztés és filogenetikus analízis szerepe egyre jelentősebb.

•

A bioinformatikai adatbázisok/tartalmak piacán egyre nagyobb genomikai adatbázisokra van szükség a genomika elterjedésével. Az adatbázisokkal kapcsolatos elvárások egyre növekednek a rohamosan növekvő kísérleti adatmennyiség miatt. Az adatbiztonságnak egyre nagyobb jelentősége lesz és ezen a téren úttörő és innovatív megoldások jelentősége növekszik. A bioinformatikai adatbázis piacnak a biztonságos adattárolás új üzleti lehetőséget jelent.

•

A bioinformatikai szolgáltatások piaca. A bioinformatikai tanácsadás piaca egyre fontosabb része a szolgáltatási piacnak. A genomikai adat kiértékelési szolgáltatások, a többszörös szekvencia-illesztés, a nagyátvitelű szekvenálás a legvonzóbb lehetőségeket nyújtja a bioinformatikai szolgáltatások számára. A szekvenálás alapú diagnosztikai alkalmazások növekedése

fontos

szerepet

játszik

a

bioinformatikai

szolgáltatások

piacának

növekedésében. A szekvenálási szolgáltatások kiszervezése egyre nagyobb lehetőséget jelent a kiszervezett bioinformatikai szolgáltatás piacnak. A bioinformatika piac néhány nagy domináns szereplőből és nagyszámú KKV-ból áll. A legtöbb nagy gyógyszergyár részben kiszervezi a bioinformatikai tevékenységét, ami pozitívan befolyásolja a KKV-k fejlődését. A szereplők közötti együttműködés egyre elterjedtebb mind a technológiaintegrálás, mind a termék disztribúció területén. Magyarországon a szűken értelmezett bioinformatikai piacon levő cégek száma 5 és 10 közötti és bevételeik jelenleg leginkább szolgáltatásokból és jelentős mértékben a magyar piacról kerülnek ki. Ezen cégek számára a nemzetközi szekvenátor piac robbanásszerű növekedése, a biomarker kutatások, kitörési lehetőségeket jelentenek. A versenyképesség feltétele viszont a rendkívül gyors alkalmazkodási képesség az új igényekhez és informatikai megoldásokhoz.

52

5.2.2 Kémiai informatika

A kémiai informatika piaca, különös tekintettel a kémiai modellezés, fizikai-kémiai tulajdonságok számítása, kémiai vegyületek regisztráció piacára a 90-es években fejlődött rendkívül gyorsan. Ez egybe esik a kombinatorikus kémia és a nagy áteresztőképességű szűrés elterjedésével és az ebből adódó kémiai adatok mennyiségi ugrásával. Ezzel egy időben növekedett a rendelkezésre álló fehérje kristályszerkezetek száma is, amely megadta a lehetőséget a racionális tervezésre. A racionális tervezéssel és in silico szűrésekkel kapcsolatos (sokszor túlzó) elvárások viszont nem váltak valóra. Ez a piac jelenleg egyre inkább szűkül. A legnagyobb versenytársak közül az egyik (Tripos) csődbe ment, a másik az Accelrys bevételei pedig most már szinte kizárólag adat-pipeline szoftverekből és nem kémiai informatikából adódik. Azok a cégek, amelyek kevésbé a tudományos tartalomra és inkább az informatikára helyezték a hangsúlyt, pl. a Symyx, ACDLabs továbbra is képesek fejlődésre. A tradicionális kémiai informatikai cégek magas értékű termékekre rendezkedtek be, de az informatika fejlődésének eredményeképpen innovatív kis cégek lényegesen költséghatékonyabban tudnak komplex rendszereket fejleszteni és ennek megfelelően versenyképesebb termékekkel tud előállni. Összefoglalásképpen, a kémiai informatika piaca egy-két réspiactól eltekintve szűkül, a verseny erősen ár centrikus.

5.2.3 Egyéb, biológiai kísérletekhez tartozó informatikai megoldások

A biológiai kísérleteknél újabb és újabb laboratóriumi módszerek terjednek el, amelyek mind az adott problémára szabott informatikai megoldásokat igényelnek. Ezen kísérletek közül egyre több automatizált, nagy-átvitelű kísérlet. Ilyen például a nagy-átvitelű sejt-mikroszkópia, amely alkalmas biológiai szűrésekre (high-content screening). Az aktuálisan megjelenő új kísérleti eszközök lehetőséget jelentenek új szoftveres megoldások kidolgozására. Különösen fontos ezek közül a képalkotáson alapuló módszerek, ilyen például a 2- és 3-dimenziós sejtmikroszkópia, vagy kisállat-CT. Magyarországon több cég van, amely biológia kísérletekhez tartozó informatikai megoldások réspiacán talált magának szerepet. Ezek egy része egy adott készülék gyártóhoz kapcsolódik (pl. Soft Flow), vagy saját innovatív módszereket dolgoz ki egy adott probléma megoldására (3DHistech, a hisztológiai metszetek 3 dimenziós megjelenítése). Ez a piac az új eszközök megjelenésével együttesen növekszik. A képfeldolgozás jelentősége növekszik, amely egy olyan terület, ahol Magyarországon nagyon jó szakemberekkel rendelkezünk. 53