RAPORT PERSPEKTYWY I KIERUNKI ROZWOJU
Transkrypt
RAPORT PERSPEKTYWY I KIERUNKI ROZWOJU
opublikowano: 2005-12-21 RAPORT PERSPEKTYWY I KIERUNKI ROZWOJU BIOTECHNOLOGII W POLSCE DO 2013 r. prof. dr hab. Stanislaw Bielecki Ponizszy raport publikujemy dzieki uprzejmo sci Departamentu Strategii Rozwoju Nauki Ministerstwa Edukacji i Nauki, wsp ólorganizatora konferencji "Perspektywy i kierunki rozwoju biotechnologii w Polsce do 2013 r " (Red.). SPIS TRESCI Wstep Rozdzial I Spoleczne i prawne aspekty rozwoju biotechnologii prof. dr hab. Tomasz Twardowski Rozdzial II Rozw ój diagnostyki molekularnej w medycynie prof. dr hab. Jan Lubi nski Rozdzial III Produkcja biotechnologiczna leków dr Piotr Borowicz Rozdzial IV Rozw ój agrobiotechnologii prof. dr hab. Stefan Malepszy Rozdzial V Kierunki rozwoju biotechnologii przemys lowej prof. dr hab. Stanislaw Bielecki Podsumowanie Conclusions WSTEP Biotechnologia ko nca XX wieku wiaze sie z ogromnym postepem w badaniach naukowych i z wytworzeniem licznych, innowacyjnych produktów, technologii i uslug. Coraz bardziej zaawansowane badania sa przedmiotem aktywnej i burzliwej debaty spolecznej. Zastosowanie biotechnologii do produkcji leków, w licznych procesach przemyslowych, a przede wszystkim w rolnictwie budzi kontrowersje spoleczenstwa, które nieswiadome zalet p lynacych z wykorzystania zaawansowanych biotechnologii, doszukuje sie groznych dla zdrowia i zycia konsekwencji. Debata o biotechnologii dotyczy la i nadal dotyczy glównie zagrozen, wynikajacych z jej rozwoju. Zdobycie zaufania spo lecznego wymaga czasu i bardzo intensywnych dzialan twórc ów i propagatorów postepu biotechnologicznego. Warto podkreslic, ze biotechnologia zawiera w sobie ogromny potencja l aplikacyjny, którego wykorzystanie w przemysle nie ogranicza sie do zmiany sposobu wytwarzania czy tez ulepszania juz istniejacych produktów, lecz umozliwia takze tworzenie produktów zupelnie nowych. Dzieki biotechnologii przemyslowej opartej na bioprocesach mozna uzyskiwac specyficzne chemikalia, chiralne prekursory farmaceutyków, antybiotyki, witaminy, skladniki zywnosci i pasz, srodki zapachowe i smakowe, kosmetyki, detergenty, biopolimery i srodki spo zywcze. Przemyslowe procesy biotechnologiczne rozwijaja sie niezwykle szybko i juz w tej chwili z powodzeniem konkuruja z metodami tradycyjnymi. Na swiecie stosuje si e je na szerok a skale w przemysle chemicznym, farmaceutycznym, celulozowo-papierniczym, tekstylnym i garbarskim, spozywczym czy w branzy energetycznej. Dzieki agrobiotechnologii opartej na znaczacym postepie nauki o roslinach mozna zdecydowanie zwiekszyc udzial ro slin w gospodarce. Polska powinna byc szczególnie zainteresowana rozwojem agrobiotechnologii, ze wzgledu na istotne miejsce rolnictwa w gospodarce. Preferowane kierunki dzia lan powinny si e koncentrowac na rozwoju nowoczesnych metod i technologii umozliwiajacych spelnienie przez rolnictwo nowych oczekiwan, co do zakresu i jako sci produkcji wymaganej od polskich producentów przez globalne rynki. Dzieki szybkiemu rozwojowi biologii molekularnej i technologii rekombinowanego DNA oraz technologii przeciwcial monoklonalnych rozpoczeto w skali przemys lowej produkcj e nowoczesnych leków. Na swiecie mozna zauwazyc silnie wzrastajaca pozycj e rynkow a innowacyjnych leków biotechnologicznych i coraz szersze mo zliwosci ich zastosowan terapeutycznych. Dynamicznemu rozwojowi badan i zastosowan biotechnologii w przemysle, rolnictwie i medycynie powinien towarzyszyc intensywny rozw ój komunikacji spolecznej o nowych dyscyplinach wiedzy i stopniu zaawansowania bada n. Nie nalezy pozwolic na mylne utozsamianie biotechnologii ze wszelkimi negatywnymi skutkami rozwoju spoleczno-technologicznego. W przyszlosci biotechnologia moze wkroczyc w wiele innych dziedzin, jej wplyw na nasza codziennosc bedzie olbrzymi. Nalezy sie spodziewac koniecznosci wprowadzenia zmian w prawie, dostosowywania przepis ów do rozwoju nowych mozliwosci oraz opracowywanie nowych standardów i norm w wielu sektorach. Europa upatruje w biotechnologii elementów procesu zwiekszania konkurencyjnosci i innowacyjnosci swojej gospodarki. Polska posiadajaca ogromny potencja l naukowy w dziedzinie biotechnologii i stale rozwijajacy sie rynek nowych produktów, technologii i uslug, powinna podazac w wyznaczonym przez Europe kierunku. Na pewno zas warto dokladnie wskazac dziedziny, które mog a byc rozwijane u nas i które pozwola polskiej nauce i polskim przedsiebiorstwom na skuteczne konkurowanie z jednostkami swiatowymi. Kontynuuj ac prace rozpoczeta nad identyfikowaniem potencjalu biotechnologii przez Pania Prof. Anne J. Podhajska w 2003 roku ("Raport diagnostyczny biotechnologii w Polsce", Gdansk 2003) przedstawiamy zasadnicze aspekty zwiazane z biotechnologia, które pozwola na analize obecnej sytuacji w Polsce. Celem raportu jest wskazanie kierunków rozwoju biotechnologii w Polsce do 2013 roku. Bardzo istotnym elementem prac nad raportem byla analiza stanu obecnego, z uwzgl ednieniem potencja lu istniej acego zarówno w przemysle, jak i w nauce, a takze zbadanie swiatowych i europejskich tendencji rozwojowych. Opracowanie jest podzielone tematycznie na ca lkowicie autonomiczne czesci, poswiecone spolecznym i prawnym aspektom rozwoju biotechnologii, diagnostyce molekularnej w medycynie, biotechnologicznej produkcji leków, rozwojowi agrobiotechnologii i biotechnologii przemyslowej. Kazda czesc powstawala odrebnie, moze wiec stanowic samodzielne opracowanie w dziedzinie, która omawia. Mam nadzieje, ze ten raport posluzy Panstwu jako podstawowe zródlo informacji przy tworzeniu narzedzi pozwalajacych na rozwój biotechnologii w Polsce. Prof. Stanislaw Bielecki Przewodnicz acy Komitetu Biotechnologii przy Prezydium PAN --powrót do spisu tresci-- ROZDZIAL I SPOLECZNE I PRAWNE ASPEKTY ROZWOJU BIOTECHNOLOGII prof. dr hab. TOMASZ TWARDOWSKI Instytut Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu Instytut Biochemii Technicznej Politechnika Lódzka Spoleczne i prawne aspekty rozwoju biotechnologii Tomasz Twardowski Instytut Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu Instytut Biochemii Technicznej Politechnika Lódzka STRESZCZENIE Perspektywy polskiej biotechnologii zaleza od jako sci norm prawnych, edukacji spoleczenstwa i komunikacji spolecznej, intensyfikacji badan podstawowych, wspomagania prac rozwojowych. Lista czynników warunkujacych postep w innowacyjnych technologiach, nie tylko biotechnologii, jest dluga. Wiele z tych czynników zalezy od wlasciwego zaanga zowania agend rzadowych, których skuteczne decyzje mog a usunac utrudnienia w wykorzystaniu efektów nauki w gospodarce. Niezwykle istotne jest wsp óldzialanie przedstawicieli przemyslu, którzy do tej pory nie przejawiaja prawie zadnej aktywnosci w rozwoju spolecznych aspektów biotechnologii. Zaangazowanie srodowiska naukowego jest bardzo duze, ale nie wystarczy. Caly szereg czynników utrudnia realizacje tych zadan, jak obowiazujace regulacje prawne, zachowawczosc spoleczenstwa, czy te z niepewnosc i brak zaufania spolecznego. Podstawowym motorem rozwoju jest stworzenie rynku pracy opartego na spoleczenstwie wiedzy i gospodarki opartej na wiedzy, przy zagwarantowaniu zrównowazonego rozwoju i zabezpieczeniu niezniszczonego srodowiska dla nastepnych pokolen. Jest to mozliwe do osiagniecia poprzez przykladowo: obnizenie kosztów produkcji, wykorzystanie materialów odpadowych, stworzenie nowych miejsc prac dla osób o wysokich kwalifikacjach oraz wytworzenie nowych jakosciowo produktów. Z calym naciskiem podkreslamy, ze finansowanie nauki, badan i rozwoju to najlepsza inwestycja w przyszlosc i rozw ój gospodarki narodowej. Intensywnego wykorzystania wymaga potencjal krajów zjednoczonej Europy, zwlaszcza w zakresie osi agniec akademickich, wiedzy i tradycji przemyslu. Niezb ednie nalezy zabezpieczyc prace dla wykwalifikowanej kadry, bowiem drenaz mózgów jest niezmiernie kosztowny w skali calej Europy. Zalozenia tej filozofii nie sa ograniczone tylko do Polski, bowiem dotyczy wszystkich krajów Unii Europejskiej; nie sa równiez limitowane w swym zakresie czasowym do naszego pokolenia. Rozwój musi byc zabezpieczony i gwarantowany dla przyszlych generacji. W scislej korelacji z tymi procesami pozostaje zjawisko drena zu mózgów, które ma miejsce w calej Europie, nie tylko w Polsce, na du za skale. Niedopuszczalna jest sytuacja, ze ksztalcimy fachowców, dla których nie mamy miejsc pracy, a importujemy produkty, których produkcja jest w pelni mozliwa przez tych wlasnie fachowców. Jest to kwestia miejsc pracy, dochodu narodowego i samopoczucia spoleczenstwa. Zaawansowana edukacja w zakresie biotechnologii jest w naszym kraju na dobrym poziomie i nie wymaga du zych zmian. Nalezy zintensyfikowac dzialania gwarantujace wysoki poziomu ksztalcenia i ciagle te jakosc trzeba doskonalic, poprzez rozwijanie wspólpracy w ramach zjednoczonej Europy. Natomiast konieczny jest intensywny rozw ój komunikacji spolecznej, a zatem edukacji powszechnej. Tylko wyksztalcony konsument moze dokonac wlasciwego i swiadomego wyboru najlepszego produktu, technologii czy te z uslugi. Kraje Unii Europejskiej nie angazuja sie w rozwój wlasnej agrobiotechnologii. Podobnie jest w Polsce. Opinia publiczna zarówno w Europie, jak i w Polsce jest niezwykle krytyczna i przeciwna rozwojowi GMO w kontekscie szeroko poj etej zywnosci. Stan ten w duzej mierze jest spowodowany decyzjami politycznymi, przed których skutkami uchronic powinien dalszy rozwój podstaw naukowych zielonej biotechnologii, warunkujacy powstawanie innowacyjnych technologii. Zadania do rozwiazania w zakresie aspektów spolecznych i prawnych Zasadnicze uwarunkowania rozwoju biotechnologii mozna sformulowac nastepujaco: - Inicjowanie i wspieranie dialogu spolecznego oraz pozyskiwanie akceptacji spolecznej dla innowacyjnej technologii. - Zagwarantowanie finansowania gwarantujacego elementarne zabezpieczenie minimalnych potrzeb i rozwoju. - Ulgi i zwolnienia podatkowe oraz pomoc organizacyjna i prawna, zw laszcza dla malych, powstajacych firm (najwiekszy potencjal jest ukryty w srodowisku akademickim, które generalnie jest bardzo zle przygotowywane do podejmowania aktywnosci komercyjnej). - Usprawnienie systemu ochrony wlasnosci intelektualnej. - Rozwiniecie dzialan w zakresie komunikacji spolecznej. W kontekscie bardzo ogólnym mozna sformulowac nastepujace zadania warunkujace rozw ój: - Okreslenie zadan i planów rozwojowych z jednoznacznym sformu lowaniem priorytet ów. - Sformulowanie relacji krajowej strategii rozwoju do sytuacji w Unii Europejskiej i koncepcji realizowanych w innych krajach europejskich. - Opracowanie specjalnego programu rozwojowego uwzgledniajacego specyfike naszego kraju, a jednocze snie zapewniaj acego usuniecie luk w rozwoju. Polska jest krajem zbyt ubogim, aby dopu scic do bledu zaniechania i zrezygnowac z rozwoju biotechnologii. Dostepnosc srodków finansowych na nauke oraz na sektor badan i rozwoju (B+R) to kwestia zasadnicza. Dalsze obnizenie finansowania nauki i zmniejszenie nakladów, a zatem inwestycji w nauke – doprowadzi do tragicznych efektów. 1. Stan prawny Podstawowymi polskimi normami prawnymi dotyczacymi biotechnologii, których celem jest zapewnienie bezpiecze nstwa biologicznego i ochrony srodowiska oraz zdrowia ludzi, sa: Tabela 1. Data 16.03.2001 11.05.2001 22.06.2001 Nazwa ustawy O rolnictwie ekologicznym O zywnosci i zywieniu O GMO 23.08.2001 O paszach Dziennik Ustwa 22.06.2001, nr 63 poz. 634 22.06.2001, nr 63, poz. 634 25.07.2001, nr 76, poz. 811 25.10.2001, nr 123, poz. 1350 Sposród tych norm prawnych najwazniejsza jest ustawa „O organizmach genetycznie zmodyfikowanych ” (dalej zwana ustawa „O GMO”). Kwestia genetycznie zmodyfikowanych organizmów regulowana jest wieloma aktami prawnymi na poziomie Unii Europejskiej. Ustawa „O GMO” jest zgodna i powstala w oparciu o nastepujace dyrektywy Wspólnot Europejskich: 1) 90/219/EWG z 23 kwietnia 1990r. w sprawie ograniczonego stosowania mikroorganizm ów zmodyfikowanych genetycznie (Dz. Urz. WE L 117 z 08.05.1990), 2) 98/81/WE z 26 pazdziernika 1998r. zmieniajacej dyrektywe 90/219/EWG w sprawie ograniczonego stosowania mikroorganizm ów zmodyfikowanych genetycznie (Dz. Urz. WE L 330 z 5.12.1998), 3) 2001/18/WE z 12 marca 2001r. w sprawie zamierzonego uwalniania do srodowiska organizmów zmodyfikowanych genetycznie i uchylenia dyrektywy 90/220/EWG (Dz. Urz. WE L 106 z 17.04.2001) Ustawa o organizmach genetycznie zmodyfikowanych transponuje równiez zagadnienia przewidziane w Protokole kartagenskim o bezpieczenstwie biologicznym, w tym zasade przezorno sci („... Kto podejmuje dzialalnosc, której negatywne oddzialywanie na srodowisko nie jest jeszcze w pe lni rozpoznane, jest obowiazany, kierujac sie przezornoscia, podjac wszelkie mozliwe srodki zapobiegawcze...”). Do zasadniczej ustawy O GMO opracowane zosta ly rozporzadzenia wykonawcze dotyczace: - Oceny zagrozen dla zdrowia ludzi i srodowiska (Dz. U., 2002, nr 107, poz. 944); - Funkcjonowania Komisji ds. GMO (Dz. U., 2002, nr 19, poz. 196); - Badan i wydawanie opinii w dziedzinie GMO (Dz. U., 2002, nr 73, poz. 674); - Listy organizmów patogennych oraz ich klasyfikacji (Dz. U., 2002, nr 212, poz. 1798); - Wzorów wniosków dotyczacych zgód i zezwolen (Dz. U., 2002, nr 87, poz. 797). Szczeg ólne znaczenie dla rozwoju biotechnologii ma ustawa regulujaca zagadnienia wlasnosci intelektualnej: Dz. U., z 17.07.2002r., nr 108, poz. 945. Wszystkie te normy prawne, jak juz wspomniano, sa zgodne z ustawodawstwem Unii Europejskiej. W odniesieniu do modyfikacji genetycznych genomu czlowieka oraz w sprawach dotycz acych zywnosci i srodków farmaceutycznych obowiazuja w naszym kraju (jak i w innych krajach UE) osobne regulacje prawne. Organem administracji rzadowej wlasciwym do spraw GMO jest minister wlasciwy do spraw srodowiska, który obecnie koordynuje calosc zagadnien zwiazanych z GMO w kooperacji ze stosownymi, zainteresowanymi resortami (przede wszystkim: rolnictwa, zdrowia i nauki). Zapewne ta sytuacja ulegnie zmianie w zwiazku z zaawansowanymi pracami legislacyjnymi nad nowa ustawa, znan a pod robocza nazw a „Prawo o GMO”. Obecne polskie prawo bedzie wielokrotnie nowelizowane, zapewne nawet w najbli zszym czasie. Przekonanie to wynika z nastepujacych przeslanek. Po pierwsze, Komisja Europejska przyjela, ze nalezy dostosowywac normy prawne do dynamicznie zmieniaj acych si e uwarunkowan w zakresie innowacyjnych technologii. Po drugie, postulaty srodowiska naukowego oraz opinie konsument ów winny doprowadzi c do zasadniczego ulatwienia (z formalnego punktu widzenia) w wykorzystaniu efektów prac badawczych z GMO. Niestety, nie zostaly zauwazone postulaty srodowiska przemyslowego, producent ów oraz handlowców, których zagadnienia GMO dotycza w tym samym stopniu, a przeciez to producenci tworza nowe miejsca pracy, nie tylko dla biotechnologów. Otwarcie rynku polskiego poprzez ulatwienia legislacyjne, a zatem forma prawa „przyjazna ” dla przemyslowców i handlowców – to zapewne bedzie kolejny etap modyfikacji polskiego prawa w zakresie GMO. 2. Dzialania polityczne W rozwoju sytuacji rynkowej, a zatem w szerszym kontekscie ekonomicznej sytuacji panstwa i w rozwoju innowacyjnych technologii istotne, wrecz zasadnicze znaczenie, ma stanowisko polityków, zarówno szczebla centralnego, jak i lokalnego. W odniesieniu do biotechnologii kwestie te doskonale ilustruja trzy bardzo istotne wydarzenia o charakterze spo lecznym i politycznym. Nalezy zwrócic uwage, ze aktywnosci te mialy miejsce w okresie kampanii wyborczej do Sejmu, Senatu i prezydenckiej. Dwa sposród wzmiankowanych trzech zagadnien to inicjatywy polityczne, natomiast trzecia wiaze sie ze spo lecznymi dzialaniami ekspertów w odpowiedzi na postepowanie dzialaczy politycznych: 1. Inicjatywa ponad 50 poslów (z bardzo róznych orientacji politycznych) w celu ustanowienia Polski „obszarem wolnym od GMO”. 2. Próby sejmików poszczególnych województw oraz Konwentu Marsza lków wojew ództw w celu ustanowienia region ów Polski „obszarami wolnymi od GMO”. 3. Stanowisko Komitetu Biotechnologii przy Prezydium PAN oraz Polskiej Federacji Biotechnologii przedstawione w odpowiedzi na te dzialania. Ze wzgledu na wage i znaczenie stanowiska parlamentarzystów, a jednocze snie dla ukazania jednoznacznego nonsensu merytorycznego zawartego we wzmiankowanych dzia laniach przytaczamy obszerne fragmenty oryginalnych dokument ów ilustrujacych poszczególne zagadnienia prawne (materialy te przedstawiamy w zalacznikach). Bezwzglednie nalezy podkreslic brak podstaw prawnych inicjatyw parlamentarnych oraz radnych sejmików regionalnych. Jednocze snie nie budzi zadnych watpliwosci ciezar spoleczny takich inicjatyw oraz znaczenie ekonomiczne i przy takim nastawieniu i takich pogl adach polityków (lokalnych czy tez centralnych) nie mozna oczekiwac inwestycji z zagranicy. Znamienne jest równiez calkowite milczenie przedstawicieli firm zagranicznych obecnych na polskim rynku. W nawiazaniu do projektu uchwaly z 4 maja 2005r. dotyczacego „ustanowienia obszaru RP stref a wolna od GMO” (druk Sejmu nr 4289) oraz autopoprawki poselskiej z 6 lipca 2005r. Komitet Biotechnologii przy Prezydium PAN oraz Polska Federacja Biotechnologii stwierdzily z calym przekonaniem, ze projekt ten: - jest oparty na blednych przeslankach naukowych; - prowadzi do bledu zaniechania, bowiem oznacza rezygnacje z innowacyjnych technologii zasadniczych dla rozwoju ekonomicznego naszego panstwa; - jest sprzeczny z koncepcja rozwoju i normami prawnymi Unii Europejskiej; - jest niezgodny z dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2001/18/WE oraz dyrektyw a Rady 2002/53/WE w zakresie, w jakim wprowadza generalny zakres upraw GMO. Zasadnicze znaczenie w relacji do koncepcji polityków ma kwestia bledu zaniechania, co ma podstawowe konsekwencje i skutki w bliskiej przysz losci dla narodowej gospodarki. 3. Blad zaniechania Zaniechanie rozwoju pewnych dzialów gospodarki narodowej, tak jak w omawianym i analizowanym przypadku rozwoju biotechnologii, jako dzialu gospodarki narodowej prowadzi do nader istotnych skutków w wielu aspektach spo lecznych i ekonomicznych. Przede wszystkim kraj nasz nie bedzie producentem okreslonych produktów (dóbr i uslug), które jako niezbedne dla rozwoju gospodarki narodowej, beda musialy byc sprowadzane. W konsekwencji nie bedziemy tworzy c miejsc pracy i rozwijac gospodarki narodowej, natomiast bedziemy wspierac rozwój gospodarki w innych krajach. Mozna przyjac jako pewnik, ze beda to osrodki ekonomicznie konkurencyjne w stosunku do gospodarki naszego kraju. Taka sytuacja ma juz obecnie miejsce na duza skale, np. w zakresie sprowadzanych pasz opartych na soi i kukurydzy transgenicznej. W przypadku zaniechania wlasnych prac badawczych, jak równiez wdrozeniowych, rezygnacji z patentowania wynalazk ów w zakresie innowacyjnych technologii trzeba uwzglednic mozliwosc, a w zasadzie pewno sc, wystapienia ogromnych strat w gospodarce narodowej w perspektywie nastepnych generacji. 4. Przywileje konsumenta Przywilejem i prawem konsumenta jest otrzymywanie informacji od producenta o charakterystyce produktu. Dlatego konieczne jest znakowanie produktów biotechnologii. Zagro zenia mogace powstac w trakcie rozwoju nowych preparat ów dotycza zarówno cz lowieka, jak i srodowiska. Do tej pory – jak juz wspomniano – nie odnotowano zadnych tragicznych wypadków w jakiejkolwiek dzialalnosci zwiazanej z nowoczesna biotechnologia. Nasze obawy wynikaja ze zlych doswiadczen, jakie mamy w wyniku niewlasciwego uzytkowania biologii w przeszlosci. Konsument jednakze ma prawo oczekiwac oznakowania wszelkich artyku lów w sposób umo zliwiajacy ocen e oferowanego produktu. Znakowanie nie gwarantuje nam bezpiecze nstwa, jest ono informacj a dla klienta – czy i jaki towar chce kupic. Trzy czwarte konsumentów zada i opowiada sie za znakowaniem zywnosci. W opinii wielu ekspertów nie ma potrzeby znakowania absolutnie wszystkiego, aczkolwiek wiele rodzaj ów zywnosci jest juz dzisiaj produkowana w istotnym stopniu z zastosowaniem GMO. Samo istnienie prawa nie jest wystarczajace, bowiem równie wazne jest zapewnienie warunków jego respektowania i egzekwowania obowiazujacych norm prawnych. Z calym przekonaniem mozna stwierdzic, ze – zarówno w Polsce, jak i w innych krajach Unii Europejskiej - w tej kwestii zaczynaja sie klopoty. Ministerstwo Srodowiska, zgodnie z obowiazujacymi normami prawnymi, udostepnilo spoleczenstwu dane dotyczace wydawanych zgód na komercjalizacje genetycznie zmodyfikowanych produktów (www.mos.gov.pl). Jednakze poza kompetencjami tego resortu lezy bardzo istotna kwestia, a mianowicie: jakie firmy i w jakiej ilo sci sprowadzaja, a nastepnie kto i na co przetwarza sprowadzone GMO oraz czy te produkty w handlu sa we wlasciwy spos ób oznakowane. Przede wszystkim nale zy podkre slic, ze mimo dostepnosci informacji czeste sa publikacje prasowe o „utajnieniu” informacji o obecnosci transgenicznych produktów na naszym rynku. Zdarzaja sie równiez nieprawdziwe i niezgodne ze stanem faktycznym informacje prasowe na temat realizacji komercyjnych upraw roslin GM w Polsce. Spraw a pilna i wazna jest dokonanie analiz co oraz w jakiej formie sprzedawane jest w naszych supermarketach i sklepach spozywczych oraz jak jest (lub wlasnie nie jest) oznakowane. W Polsce mamy obecnie laboratoria referencyjne (por. www.mos.gov.pl; www.ihar.edu.pl), jak równiez mozliwe jest zlecanie przeprowadzenia takich bada n laboratoriom w innych krajach Unii Europejskiej. Podstawowym zródlem naszej wiedzy sa takze certyfikaty wystawiane przez dostawców produktów GM (surowców). Trzeba uwzglednic generalnie negatywne stanowisko spoleczenstwa do produktów GM, a w konsekwencji obawy producentów i handlowców, ze wskazanie danego produktu jako „GM” moze spowodowac istotne trudnosci z jego zbytem. Znane sa przypadki, ze producent wycofal sie z produkcji i przerobu genetycznie zmodyfikowanej soi, bowiem konkurencja wykorzystywala ten fakt w nieuczciwej walce konkurencyjnej. Najog ólniej ujmujac, zakres informacji charakteryzujacych GMO musi dotyczyc i obejmowac: - charakterystyke organizmów transgenicznych, ze szczególnym uwzglednieniem wprowadzonych, zmodyfikowanych lub wylaczonych sekwencji kwasów nukleinowych; - charakterystyke zamierzonych zastosowan; - charakterystyke srodowiska, w którym beda realizowane zamierzone dzialania; - interakcje srodowiskowe oraz miedzy organizmami. Dzialania te i wynikajace z nich skutki winny byc monitorowane w trakcie prac (zarówno eksperymentalnych, jak i przemyslowych) oraz przez okreslony okres juz po zaprzestaniu zasadniczej aktywnosci w sposób gwarantujacy bezpieczenstwo czlowieka i srodowiska. Dane dotycz ace GMO w obrocie handlowym w uzasadnionym zakresie sa objete poufnoscia informacji (informacje handlowe). Z zasady poufno sci musza byc wylaczone wszelkie dane zwiazane z bezpieczenstwem i ochrona srodowiska. Lista potencjalnych zagrozen, które w opinii przeciwników biotechnologii i inzynierii genetycznej mog a wystapic w konsekwencji prowadzenia prac eksperymentalnych i komercjalizacji osiagniec nowoczesnej biologii, jest dluga i obejmuje takie zagrozenia jak przykladowo: niekontrolowany transfer stosowanych wektorów lub nadprodukcje substancji alergennych, czy te z podwyzszona prze zywalnosc lub zwiekszone rozmnazanie zmodyfikowanych organizmów. Jednakze te potencjalne zagrozenia moga byc stwierdzone i usuniete. Na etapie laboratoryjnym mozna dokonac kontroli i eliminacji b lednego konstruktu. Prowadzone badania opinii publicznej (w standardzie zgodnym z technikami Eurobarometer) jednoznacznie upowazniaja do sformu lowania wniosku o bardzo niskim zaufaniu polskiego spoleczenstwa polskiego do biotechnologów, biotechnologii i produktów biotechnologicznych. W 1994r. ok. 70% spo leczenstwa wyrazalo gotowosc nabycia produktów biotechnologicznych, natomiast w 2005r. ok. 30% - 40%. Spadek zaufania jest ewidentny i z pewnoscia jest efektem braku dzialan popularyzatorskich i edukacyjnych oraz niemal ca lkowitego „milczenia” przedstawicieli przemyslu. Jednocze snie analiza opinii prowadzona technika focus groups jednoznacznie wskazuje na niezbednosc nowoczesnej biotechnologii dla rozwoju spoleczenstwa. Podkre slic nale zy z calym naciskiem, ze podnoszone obawy sa: 1) ekstrapolacj a zlych doswiadczen klasycznej biologii z „normalnymi” ukladami biologicznymi, a przede wszystkim 2) nie ma danych potwierdzaj acych wystapienie w przyrodzie któregokolwiek z tych mozliwych efektów w wyniku prowadzenia prac biotechnologicznych. 5. Prawo wyboru Ciekawych informacji w tej kwestii dostarcza przeprowadzone pod koniec 2004r. badanie opinii polskich rolników (por. www.pfb.p.lodz.pl). Otóz polscy producenci rolni wykazali sie po pierwsze, spora wiedza na temat transgenicznych roslin oraz po drugie, ogromna rzeczowoscia: chca miec prawo wyboru, jakie rolnictwo beda realizowac, co warunkuja mozliwosciami zbytu swego koncowego produktu. Jak omówiono w poprzednim rozdziale, przywilejem i prawem konsumenta jest uczciwa i rzetelna informacja o produkcie. Podobnie wyglada kwestia prawa wyboru, które dotyczy znacznie szerszego zakresu, bowiem zarówno obejmuje „wybór” produktu w supermarkecie, jak i kwestie zwiazane z wyborem kierunku rozwoju gospodarki. Zagadnienie to doskonale ilustruje stanowisko rolników w sprawie upraw roslin transgenicznych. Trzeba jednoznacznie stwierdzi c, ze tylko i wylacznie wyedukowany konsument bedzie zdolny do podj ecia racjonalnej decyzji. Dokonanie prostej analizy zysków i strat wymaga znajomosci podstaw naukowych. Dlatego dzialalnosc edukacyjna i komunikacja spo leczna jest niezbedna dla rozwoju innowacyjnych technologii. Warto podkre slic, ze w pewnych dzialach gospodarki „prawo wyboru” jest niemozliwe do realizacji. Przykladowo wspólczesnie wszystkie leki hormonalne (np. insulina, interferon, interleukina, czynnik wzrostu) otrzymywane sa z zastosowaniem technik inzynierii genetycznej. W sytuacji, gdy sa to leki ratujace zycie – w praktyce nie ma mozliwosci wyboru: albo rezygnuje sie z leku albo przyjmuje si e produkt inzynierii genetycznej. Zrozumia le, ze w zupelnie innych kategoriach trzeba rozpatrywac strategiczne decyzje dotycz ace rozwoju dziedzin gospodarki. Przede wszystkim nie wolno w tym wypadku pominac opinii i stanowiska ekspertów. Innowacyjne technologie zawsze by ly (i zapewne beda w przyszlosci) niezrozumia le, tajemnicze i w pewnym sensie „wrogie ” dla wiekszosci spoleczenstwa, a z tych powod ów odrzucane i niechciane przez demokratyczna wiekszosc. Dlatego z calym przekonaniem nale zy stwierdzic, ze prawo wyboru nie moze byc realizowane w pelni demokratycznie. 6. Perspektywy Ogólne za lozenia i stanowisko Komisji Europejskiej w kwestii perspektyw rozwoju biotechnologii w zjednoczonej Europie bardzo jednoznacznie okre slil Guenther Verheugen (wiceprzewodniczacy Komisji Europejskiej) podczas obrad okraglego stolu w Brukseli (wrzesie n 2005r.): „Biotechnology is of great importance to several of Europe’s industrial sectors and will be a key component to increase our competitiveness,” Verheugen stressed. „By keeping Europe at the cutting edge of biotechnology research, we will also contribute to the more general goals of creating more highly-qualified and well paid-jobs, boost economic growth and improve our terms of trade”. Verheugen said that the new Commission’s industrial policy for biotechnology would rely on the relaunched Lisbon Strategy and the Commission ’s strategy and action plan for Life Sciences and Biotechnology. He noted that the new Commission has developed a clearer and more realistic plan with a stronger focus and greater ownership of the process by Member States (http://www.cordis.lu). Podstawowe tezy tego wystapienia mozna strescic nastepujaco: 1) debata biotechnologiczna musi byc otwarta, ale oparta na naukowej postawie; 2) biotechnologia ma podstawowe znaczenie dla rozwoju gospodarki Europy; 3) rozwijajac badania naukowe w zakresie biotechnologii stwarzamy szanse dla lepszej jakosci zycia w Europie. W konsekwencji integracji z Uni a Europejska, a zatem tak ze ujednolicenia norm prawnych, zasadnicze znaczenie dla polskiej gospodarki ma koniecznosc przeksztalcenia sie z rynku konsumentów produktów GM w panstwo stwarzajace warunki do produkcji GMO, a zatem stworzenie miejsc pracy i wytwarzanie dochodu narodowego. Niezb edne w tym celu jest zarówno prowadzenie badan naukowych, jak i wdrazanie uregulowan prawnych oraz uzyskanie akceptacji spolecznej. Zgodnie ze strategia lizbonska rozwój nowoczesnej gospodarki w duzym stopniu zale zy od wykorzystania osiagniec naukowych (postep techniczny). Jednym z szybko i ciagle rozwijaj acych sie obszarów nauki, techniki i gospodarki jest biotechnologia. Przewiduje si e, ze produkty wytworzone dzi eki biotechnologii zdominuj a rynki swiatowe w tym stuleciu. W Polsce istnieje okreslony potencjal badawczy w zakresie biotechnologii i powinien on zostac zgodnie ze swiatowymi trendami optymalnie wykorzystany dla rozwoju polskiej gospodarki. Niestety, nie ma w naszym kraju mechanizmu, który powodowalby wykorzystanie wlasnych, nowoczesnych technologii. Nasz kraj ma jednak szanse, aby nie byc wylacznie odbiorca bioproduktów, ale takze wykreowac wlasne technologie, produkty i miejsca pracy. Powinni smy jednak wprowadzic mechanizmy ulatwiajace transfer technologii. Biotechnologia stwarza nowe sytuacje spoleczne, ekonomiczne i naukowe w wielu aspektach naszego zycia. Podstawowe znaczenie maj a normy prawne, regulujace i determinujace m.in. biobezpieczenstwo, ochrone wlasnosci intelektualnej, konkurencyjnosc produkcji oraz odbiór spo leczny tych produktów. Zgodnie z prognozami rozwoju przyj etymi przez OECD (jak i UE) rozwój przewidywany jest w nastepujacych kierunkach: 1. Zastapienie tradycyjnych niebiologicznych procesów przemyslowych bioprocesami i wytwarzanie produktów o wysokiej wartosci dodanej, jak: farmaceutyki, specyficzne chemikalia, zywnosc i dodatki do zywnosci. 2. Wytwarzanie biomaterialów (biodegradowalne plastiki) i biopaliw z odnawialnych surowców. 3. Bioremediacji. Oczekiwania spo leczne w tym zakresie sa bardzo duze. Sprawa o zasadniczym znaczeniu jest zaspokojenie potrzeb rynku krajowego, silnie zdominowanego przez wielkie firmy zagraniczne. Na tym polu nale zy oczekiwac aktywnosci polskich biotechnologów, a szczesliwie dysponujemy liczn a i dobrze przygotowana kadra. Jednakze „kapital ludzki”, który ma podstawowe i zasadnicze znaczenie dla perspektywicznego rozwoju nie jest jedynym, jak i tez nie jest wystarczajacym parametrem rozwoju gospodarki. World Economic Forum w 2005r. w swym dorocznym rankingu konkurencyjnosci gospodarek swiatowych umiescil Polske na 51 miejscu (w sród 117 klasyfikowanych panstw). Podstawowe czynniki utrudniajace i limitujace inwestycje zagraniczne to biurokracja, system podatkowy, trudnosci w uzyskaniu kredytu, oraz ma lo zyczliwy stosunek wladz politycznych do innowacyjnych technologii. Wszystkie te czynniki sa sluszne takze w odniesieniu do trudno sci w rozwoju krajowej biotechnologii. Dodatkowo nale zy koniecznie rozszerzyc te liste o elementy specyficzne, a mianowicie: - Promocj e i rozw ój systemu wlasnosci intelektualnej. W szczeg ólnosci istotne jest skrócenie procedury, udostepnienie srodków finansowych dla miedzynarodowych zgloszen patentowych w przypadku plac ówek budzetowych oraz powszechno sc edukacji (popularyzacji) tej problematyki. - Mechanizmy promujace innowacyjnosc w srodowisku akademickim, a konkretnie transfer nowej mysli, idei z placówek uniwersyteckich do przemyslu. Niezbedne jest równiez pobudzenie zapotrzebowania w przemysle na nowoczesne rozwiazania krajowych wynalazców. - Stabilnosc i dlugoterminowosc stawianych celów i zadan. Niemozliwe jest zrealizowanie istotnego programu badawczego i wdrozeniowego w ramach trzyletniego projektu. Koniecznoscia sa programy, których celem bedzie rozwiazanie konkretnych problemów w perspektywie 10 - 20 lat. Doskona la ilustracja takich zagadnien sa biomateria ly wytwarzane z zastosowaniem innowacyjnych biotechnik i bioenergetyka. - Finansowanie prac badawczo -wdrozeniowych wymaga nie tylko duzych srodków finansowych, ale takze uwzglednienia mozliwych niepowodzen (czy to w wyniku popelnionych bledów w zalozeniach koncepcyjnych czy tez w efekcie wyprzedzenia przez konkurencje). Elastycznosc systemu finansowego – to klucz do sukcesu. - Koncentracja potencjalu badawczego z róznych dziedzin wokól wybranych zagadnien wymaga decyzji opartych na obiektywnej analizie, wolnych od partykularyzmu. Przykladowo rozwój gospodarki opartej na odnawialnych surowcach – to problem interdyscyplinarny i miedzyresortowy. Konkluduj ac nalezy stwierdzic, ze na bazie nauki i techniki powstaja nowe koncepcje i rozwiazania, których wdro zenie do gospodarki narodowej dla poprawy jako sci zycia nas wszystkich wymaga oprawy prawnej i spolecznej. Tylko madre regulacje prawne, powszechna edukacja spoleczna zapewni nam prawo wyboru i zabezpieczy nas przed popelnieniem bledu zaniechania. 7. Summary The legal and regulatory system on GMO in Poland International commitments undertaken by Poland set the need for a law concerning GMO. An act "On Genetically Modified Organisms" (“On GMO”) was approved by the Parliament on June 22, 2001 and published in Polish Official Journal on July 25, 2001 No. 76. 811. The Act entered into force on October 26, 2001. The Polish “GMO Act” is a law regulating safe utilization of organisms in which the genetic material was changed by recombinant DNA methods. The Act specifies also the administrative structures responsible for the enforcement of those regulations. The objective of Gene Act is the regulation of contained use of GMO, its release to environment and placement on the market, as well as transboundary movement of GMOs. According to para 2 of “GMO Act”, the modifications of human genome are excluded from this act. The applications of GMO for food and pharmaceuticals are also excluded. After one year of the GMO Act being in force, some weaknesses of this law were evident and an amendment was accepted by the Parliament (2002). The full membership of Poland in the EU (May 1, 2004) resulted in the need for further amendment of the GMO Act. The new law, commonly known as “GMO law ”, is under preparation. It might be assumed that the changes of “gene law” will be a continuous process until the EU regulations are improved. Intellectual property rights The new system of IPR (directed towards biotechnology) started in 1992 with the amendment of the old Inventiveness Law of 1972. Before that date, the Polish Patent Office rejected the patents for live organisms per se. The Novelization of the Inventiveness Law with the quashing of the interdiction of chemical and pharmaceutical compounds, and food and feed have given the possibility to patent microorganisms. In 1993, the president of the Polish Patent Office issued an order concerning the inventions and utility models protection, which also concerned the documentation principles regarding microorganisms (§3 ust. 2 pkt 5 i §8). The Industrial Property Law (the act of June 30, 2000) was to adjust the Polish Patent System to the European norms and the biotechnology inventions (microorganisms and microbiological processes). Therefore, the European Parliament and the Council adopted Directive 98/44/EC on July 6, 1998. This Directive aims at the achievement of harmonization of these differences in legal protection for biotechnological inventions and, in particular, to ensure their effective protection. The entire ratification of the biotechnological inventions in Poland was introduced with the Novelization of the Industrial Property Law (Dz. U. No. 108 poz. 945 of 17.07.2002) (which was implementing this European Directive). In 2000, a new coherent national system of science -related ethical committees was initiated. Any research on animals has to be accepted by the regional ethical committee. In the case of medical research on human, the respective committee has to accept prior research take-off. The human integrity is fully protected. Administrative structures According to chapter 2 Para 9 of “GMO Act”, the Minister of Environment is responsible for coordination of all tasks related to GMO utilisation, particularly, the Minister of Environment is entitled to: - give permits for contained use of GMO's - give permits for deliberate release of GMO to the environment - give permits for commercialisation of GMO products - give permits for export and transit of GMO’s - coordinate and monitor the controls acting according to the GMO Act - coordinate collection and exchange of information in the Biosafety Clearing House. The Minister of Environment coordinates all monitoring and control activities involving GMO utilisation of all Inspections specified in the Gene Act. The Minister of Environment performs this coordinative work involving the GMO Department, GMO Commission and designated reference laboratories. Within the perspective of new “GMO law ”, the co-ordination system may be changed. Concluding, three out of five main components of the National Biosafety Framework in Poland are well developed, namely biosafety policy and biosafety regulations (GMO Act, Novel Food Act) are in place together with implementing the regulations, and appropriate administrative system for handling the requests is elaborated. The other two elements: monitoring and reporting, including reference laboratories, computerised databases and networks are under development as well as the system for public participation and information. Public acceptance Unfortunately, the society doesn’t realize that we are the consumers not the producers of the biotech products. To illustrate the problem, it is worth to present the following: in 2004, Poland imported about 1.5 mln metric tonns of feed for animals (corn and soy bean) as GM feed. The surveys of public perception have been conducted in Poland systematically five times since 1996. In summary, we would like to say the following: The opinions and attitudes of general public revealed in a representative national surveys show a lot of inconsistencies. We have found a 40% decrease of trust in biotechnology and biotechnology products in 2005 in comparison to 1996. Unfortunately, the scientific data and facts presented by scientists are not the most important arguments in public debate. In the opinion of majority of the society (over 90%), all biotechnology and genetic engineering have to be governed by law and under supervision of state administration. The support of the society for research (over 80%) is also very high. Conclusions and perspectives Various factors influence the development of biotechnology. These are: - entrepreneurial attitude, - technical feasibility and infrastructure, - availability of capital, - legislation and regulations, - governmental initiatives in biotechnology, - public acceptance. The Polish market of 38 mln people is important for the United Europe. The economy and scientific potential play important role. We have to take these factors into account. We need specific measures to be taken in order for the biotechnology industry to really take off in our country. We need the following: - Firstly, acceleration of cooperation between science, industry, business and state administration. - Secondly, a special programme for small and medium-sized enterprises. - Technology transfer units and availability of venture capital. - Finally, for the benefit of the industry, the legislative system needs to be addressed. We have a great legislative system, however, it is extremely dynamic and enterprises find it difficult to follow as there have been many changes frequently being made. Therefore, stabilization of the system is necessary, still maintaining its flexibility. It should be relatively easy to establish a business, and for a micro company, in particular, to follow all the rules concerning patenting, manufacturing permits and the permits to operate within different categories of genetically modified organisms. Balanced and fair information and advance public debate are needed to formulate the future of biotech in the EU. The perspective results from the combined contributions of scientists, industrialists, and governmental and public interest organisations across Europe. 8. Literatura www.pfb.p.lodz.pl www.mnii.gov.pl www.mos.gov.pl www.ihar.edu.pl www.ihar.edu.pl www.minrol.gov.edu.pl Act on “ENVIRONMENT PROTECTION”, Dz. U. 1998, N? 106, pos. 668 Act “On GMO”, Dz. U. 2001, N? 76, pos. 811 Act on “IPR LAW”, Dz. U., 2001, No 49, pos. 508 Technical Directives on GMO, Dz. U. 2002, N? 87, pos. 797 T. Twardowski – „Polish Biotech Federation Founded”, European Biotechnology News, 2, 28-31, 2003 T. Twardowski, A. Twardowska – „Protecting Biotech Invention Rights ”, European Biotechnology News, 3, 27-29, 2004 T. Twardowski, S. Bielecki – „White Biotech Future ”, European Biotechnology News, nr 3, vol. 3, 24-28, 2004 A. Aniol, T. Twardowski – „Biosafety and Green Biotechnology”, European Biotechnology News, nr 11, vol. 3, 28-31, 2004 T. Twardowski, S. Bielecki – „Red and White Based on Green”, European Biotechnology News, nr 8-9, vol. 4, 38-41, 2005 T. Twardowski, B. Janik-Janiec, A. Aniol – „Polish mistrusts genetic engineering”, European Biotechnology News, nr 8-9, vol. 4, 28-30, 2005 Materialy zródlowe dotycz ace ustanowienia Polski „obszarem wolnym od GMO” [1 i 2] oraz stanowisko ekspertów [3]: 1. Inicjatywy poselskie 2. Inicjatywy sejmik ów oraz Konwentu Marszalków 3. Stanowisko Komitetu Biotechnologii 1. Inicjatywa ponad 50 poslów (z bardzo róznych orientacji politycznych) w celu ustanowienia Polski „obszarem wolnym od GMO”. Druk nr 4289 Warszawa, 4 maja 2005r. 6 lipca 2005 r. w sprawie ustanowienia obszaru Rzeczypospolitej Polskiej strefa wolna od GMOposlowie z klubów poselskich: LPR, SLD, PO, PSL, PiS, UP, Samoobrona, RKN, Dom Ojczysty oraz PP, popierajacy te inicjatywe poselska: (-) Grazyna Ciemniak; (-) Jerzy Czerwinski; (-) Janusz Dobrosz; (-) Andrzej Fedorowicz; (-) Maria Gajecka -Bozek; (-) Grzegorz Górniak; (-) Krystyna Grabicka; (-) Mariusz Krzysztof Grabowski; (-) Aleksander Grad; (-) Stanislaw Gudzowski; (-) Witold Hatka; (-) Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz; (-) Zdzislaw Jankowski; (-) Ewa Kantor; (-) Ryszard Kedra; (-) Tadeusz Kedziak; (-) Marek Kotlinowski; (-) Zofia Krasicka -Domka; (-) Zbigniew Krutczenko; (-) Piotr Krutul; (-) Jan Lopuszanski; (-) Elzbieta Lukacijewska; (-) Antoni Macierewicz; (-) Tadeusz Mackala; (-) Andrzej Manka; (-) Gabriela Mas lowska; (-) Halina Murias; (-) Leszek Murzyn; (-) Ryszard Nowak; (-) Halina Nowina Konopka; () Jan Orkisz; (-) Stanislaw Papiez; (-) Grazyna Pijanowska; (-) Stanislawa Przadka; (-) Elzbieta Ratajczak; (-) Józef Skowyra; (-) Anna Sobecka; (-) Ewa Sowinska; (-) Edmund Stachowicz; (-) Robert Strak; (-) Antoni Stanislaw Stryjewski; (-) Józef Szczepanczyk; (-) Gertruda Szumska; (-) Halina Szustak; (-) Jan Szwarc; (-) Stanislaw Szyszkowski; (-) Czeslaw Sleziak; (-) Halina Talaga; () Zenon Tyma; (-) Kazimierz Wójcik; (-) Zygmunt Wrzodak; (-) Stanislaw Zadora; (-) Marek Zylinski. Art. 1 1. Obszar Rzeczypospolitej Polskiej ustanawia sie stref a wolna od upraw organizmów zmodyfikowanych genetycznie. 2. Rzad Rzeczypospolitej Polskiej zobowiazany jest do respektowania uchwaly Sejmu RP i uchwal jednostek samorz adu terytorialnego w tym zakresie. 3. Rzad Polski w odpowiedzialno sci za zachowanie bezpiecze nstwa zdrowotnego Narodu jest zobowiazany do stworzenia warunków dla produkcji zywnosci wysokiej jakosci w gospodarstwach ekologicznych i konwencjonalnych, przy zachowaniu srodowiska naturalnego i bioróznorodno sci. 4. Rzad RP winien zabezpieczyc obszar RP przed GMO w celu ochrony producentów zdrowej zywnosci przed ograniczeniem rynków zbytu i stratami gospodarczymi. Uchwala nie generuje skutków finansowych dla budzetu panstwa i jest zgodna z prawem UE. Opinia prawna Konkluzje Projekt uchwaly w sprawie ustanowienia obszaru Rzeczypospolitej Polskiej strefa wolna od GMO: -jest niezgodny z art. 87 Konstytucji, poniewaz wkracza w materie zastrzezona dla ustawy, naruszajac obowiazujacy system zródel prawa, -jest niezgodny z art. 69 Regulaminu Sejmu, poniewaz nie miesci sie w zadnej z kategorii uchwal w tym spisie, -w sposób nieuprawniony ingeruje w rozgraniczenie kompetencji wladz: Sejmu i rzadu ( art. 10 Konstytucji) oraz rzadu i samorzadu terytorialnego (art. 148 pkt 6, art. 94 i art. 87 ust. 2 Konstytucji), -jest sprzeczny z ustawa o organizmach genetycznie zmodyfikowanych i narusza konstytucyjna zasade praw nabytych (art. 2 Konstytucji), -jest niezgodny z dyrektyw a Parlamentu Europejskiego i Rady 2001/18/WE oraz dyrektywa Rady 2002/53/WE w zakresie, w jakim wprowadza generalny zakaz upraw GMO. AUTOPOPRAWKA 6 lipca 2005r. Art. 1. Sejm RP uznaje, ze organizmy genetycznie zmodyfikowane moga stwarzac zagrozenie dla srodowiska, dla produkcji zywnosci wysokiej jakosci i zdrowia ludzi. Art. 2. Sejm RP wzywa Rade Ministrów do podjecia dzialan majacych na celu maksymalne ograniczenie rozprzestrzeniania sie w srodowisku organizmów genetycznie zmodyfikowanych na terenie Rzeczypospolitej Polskiej. OPINIA 397 Komisji Ustawodawczej w sprawie poselskiego projektu uchwaly w sprawie ustanowienia obszaru Rzeczypospolitej Polskiej stref a wolna od GMO przyjeta na posiedzeniu w dniu 5 lipca 2005r. dla Marszalka Sejmu Komisja ustawodawcza, na posiedzeniu w dniu 5 lipca 2005r., rozpatrzyla skierowany przez Marsza lka Sejmu – w trybie art. 34 ust. 8 regulaminu Sejmu RP, celem wyrazenia opinii, poselski projekt uchwaly w sprawie ustanowienia obszaru Rzeczypospolitej Polskiej strefa wolna od GMO. Komisja, wysluchala przedstawiciela wnioskodawców – posel Zofie Krasick a-Domke, zapoznala sie z autopoprawka i przeprowadzila dyskusje. W wyniku glosowania (uwzgledniajacego autopoprawke) 1 pose l za niedopuszczalnoscia, 8 – przeciw, 12 poslów wstrzymuj acych sie od glosowania. Komisja – uznala ten projekt za dopuszczalny. Parlament minionej kadencji w trakcie swego ostatniego posiedzenia nie rozpatrywal tego projektu. 2. Próby sejmików poszczególnych województw oraz Konwentu Marszalków województw w celu ustanowienia regionów Polski „obszarami wolnymi od GMO”. W stanowisku tym Marszalkowie RP stwierdzili miedzy innymi: (...)rozpocz ecie upraw ro slin modyfikowanych genetycznie moze zaszkodzic wizerunkowi polskiej wsi, postrzeganej aktualnie jako producenta zdrowej i ekologicznej zywnosci o wysokiej jako sci (...) (...) czlowiek nigdy nie uzyska kontroli nad biologia zycia i nie mozna zapewnic, ze nie dojdzie do niekontrolowanego uwolnienia sie organizmów GMO. Nalezy zwrócic uwage, ze celem upraw ro slin modyfikowanych ma by c zwiekszenie produkcji, podczas gdy problemem rolników w Polsce i w krajach Unii jest zbyt produkcji na dotychczasowym poziomie. (...) (...) konieczne jest podejmowanie dzia lan w celu zachowania wartosci srodowiska przyrodniczego oraz zabezpieczenia upraw rolniczych przed wprowadzaniem roslin transgenicznych, które moga spowodowac nieodwracalne zmiany. (...) (...) Wychodzac naprzeciw zapotrzebowaniu konsument ów, oczekuj acych zdrowej i bezpiecznej zywnosci konieczne jest stwarzanie warunków do produkcji zywnosci metodami przyjaznymi srodowisku.(...) (...)Ogromna ilosc sprzeciwów w zakresie wdro zenia upraw GMO, wyrazona przez samorzady 13-tu wojew ództw w Polsce i regiony w innych krajach Europy, nie jest uwzgledniana przez wladze unijne, poniewaz rozwiazania prawne (Dyrektywa 2001/18 oraz 2002/53) sa korzystne dla producent ów nasion ro slin modyfikowanych genetycznie, badz tez sa interpretowane na ich korzysc (...) (...) Konwent Marsza lków Województw RP uznaje za konieczne: a) wystapienie Rzadu Polskiego do Komisji Europejskiej z wnioskiem o wprowadzenie zakazu obrotu produktami z GMO na terytorium calego kraju (...) CALOSC STANOWISKA: http://icppc.pl/pl/gmo/index.php?id=129 3. Stanowisko Komitetu Biotechnologii przy Prezydium PAN oraz Polskiej Federacji Biotechnologii przedstawione w odpowiedzi na te dzialania. Stanowisko prezydium Komitetu Biotechnologii nt perspektyw rozwoju biotechnologii w Polsce Przeslanki wstepne Zgodnie ze strategia lizbonska rozwój nowoczesnej gospodarki w duzym stopniu zalezy od wykorzystania osi agniec naukowych. Jednym z szybko i ciagle rozwijajacych sie obszarów nauki, techniki i gospodarki jest biotechnologia. Przewiduje si e, ze produkty wytworzone dzieki biotechnologii zdominuja rynki swiatowe w tym stuleciu. W Polsce istnieje znaczacy potencjal badawczy w zakresie biotechnologii i powinien on zostac optymalnie wykorzystany dla rozwoju polskiej gospodarki. Wed lug szacunkowych ocen (brak jest danych statystycznych) polski przemysl biotechnologiczny zajmujacy sie glównie konfekcjonowaniem i dystrybucja obcych produktów koncowych, jest na bardzo wstepnym etapie rozwoju. Niestety, mechanizmy gospodarcze sprzyjajace wykorzystaniu wlasnych nowoczesnych technologii sa wysoce niewystarczajace. Nasz kraj ma jednak szanse, aby nie byc wylacznie odbiorc a bioproduktów, ale takze wykreowac wlasne technologie, produkty i miejsca pracy. Potrzebna jest jednak w tym celu intensyfikacja dzialan zmierzaj acych do procesu komercjalizacji najbardziej zaawansowanych przedsiewziec badawczo-wdrozeniowych. Zgodnie z przyjeta przez OECD (jak i UE) klasyfikacj a wyróznic mozna nastepujace umowne dzia ly biotechnologii, czesto okreslane kolorami: Zielona biotechnologia (green biotechnology), która stanowia przede wszystkim biotechnologie zwiazane z rolnictwem, Czerwona biotechnologia (red biotechnology), to biotechnologia wykorzystywana w ochronie zdrowia, Biala biotechnologia (white biotechnology), to biotechnologia przemyslowa wykorzystujaca systemy biologiczne w produkcji przemyslowej i ochronie srodowiska. W Polsce wystepuja wszystkie wymienione dzialy biotechnologii. Byloby niecelowe wykluczenie któregokolwiek z nich w planowanym rozwoju, potrzebna jest natomiast wieksza koncentracja na niektórych z nich. Kazda z wymienionych biotechnologii wymaga natychmiastowego rozwoju infrastruktury z zakresu genomiki, proteomiki, metabolomiki, inzynierii bialkowej i procesowej, bioinformatyki, a takze proces ów oczyszczania i izolacji produktów. Rozwój infrastruktury sprzyjac bedzie powstawaniu nowych technologii i produktów biotechnologicznych. Konieczne s a tez ciagle prace nad legislacja. Warunkiem koniecznym rozwoju jest akceptacja spoleczna naszych prac badawczych, wdro zeniowych i produkcyjnych. Duzych zmian nie wymaga zaawansowana edukacja w zakresie biotechnologii. Nalezy zintensyfikowac dzialania gwarantuj ace wysoki poziomu ksztalcenia, i ciagle te jakosc trzeba doskonalic. Kierunki rozwoju Zielona biotechnologia Kraje Unii Europejskiej nie anga zuja sie w rozw ój wlasnej agrobiotechnologii. Podobnie jest w Polsce. Opinia publiczna zarówno w Europie, jak i w Polsce jest niezwykle krytyczna i przeciwna rozwojowi GMO w kontekscie szeroko pojetej zywnosci. Stan ten w duzej mierze jest spowodowany decyzjami politycznymi, przed których skutkami uchronic powinien dalszy rozw ój podstaw naukowych zielonej biotechnologii warunkuj acy powstawanie innowacyjnych technologii. Realna szansa dla zielonej biotechnologii jest jej wykorzystanie w produktach biotechnologii bialej i czerwonej. Nale zy jednak identyfikowac badania nad regulacja genetyczna procesów istotnych do rozwijania produkcji ro slinnej „przyjaznej” dla srodowiska, szczególnie w zakresie odpornosci na patogeny i szkodniki oraz abiotyczne czynniki stresowe. Powinny byc stymulowane prace nad wykorzystaniem mikroorganizmów do zwiekszenia plonowania i zapewnienia wysokiej jako sci produkcji przemyslu rolno-spozywczego. Waznym kierunkiem badawczym jest takze wprowadzanie transgenicznych roslin do produkcji szczepionek doustnych i rekombinowanych bialek, a takze wykorzystanie tychze roslin jako surowców odnawialnych w biorafineriach. Czerwona biotechnologia Obecnie w Polsce kilka niezmiernie cennych preparatów, takich jak: hormony, przeciwciala monoklonalne czy testy diagnostyczne jest pozyskiwanych z wykorzystaniem nowoczesnych technik inzynierii genetycznej. Jednoczesnie zadna terapia genowa nie wysz la jeszcze poza stadium badan klinicznych, a oczekiwania spoleczne w tym zakresie s a bardzo duze. Spraw a o zasadniczym znaczeniu jest zaspokojenie potrzeb rynku krajowego, silnie zdominowanego przez wielkie firmy zagraniczne. Calkowity koszt wprowadzenia nowego leku na rynek wynosi 50 do 100 mln USD, przy czym warunkiem powodzenia przedsiewziecia jest, aby rynek zbytu na dany preparat wynosi l ok. 1 mld USD. Zla kondycja ekonomiczna Polski uniemo zliwia konkurowanie z firmami zagranicznymi. Jednoczesnie zapotrzebowanie jest i bedzie ogromne na badania i ich wdrazanie w zakresie diagnostyki, profilaktyki, leków generycznych, czy tez preparat ów o charakterze paraleków, a nie wymagaja one tak du zych nakladów finansowych. Na tym polu nale zy oczekiwac aktywno sci polskich biotechnologów. Biala biotechnologia – biotechnologia przemys lowa Biala biotechnologia opiera sie glównie na biokatalizie i bioprocesach. Dzieki tej biotechnologii surowce odnawialne, glównie produkty rolne, sa przeksztalcane w cenne chemikalia, leki, materialy polimerowe, czynniki energetyczne, dodatki konsumpcyjne etc. z wykorzystaniem komórek plesni, drozdzy, bakterii, czy enzymów z nich pochodzacych. Dla ilustracji rangi zagadnienia mozna poda c, ze zakres bialej biotechnologii (2004r.) oceniany jest jako 5% rynku, opanowanego przez przemysl chemiczny, zas w roku 2010 przewiduje sie, ze 10%, a byc moze nawet 20%, produktów przemyslu chemicznego bedzie wytwarzane w bioprocesach. Biala biotechnologia czyni aktywnosc przemyslowa bardziej przyjazn a dla srodowiska i jednocze snie obniza koszty wytwarzania poprzez zmniejszenie zuzycia surowców i energii, redukcj e odpadów, czy tez bioremediacje skazonego srodowiska. Wykorzystanie bialej biotechnologii jest obecnie przedmiotem intensywnych dyskusji w UE. Obszary jej zastosowan, bardzo wazne równiez dla Polski, to: - zastapienie tradycyjnych nie-biologicznych procesów przemyslowych bioprocesami i wytwarzanie produktów o wysokiej wartosci dodanej jak: farmaceutyki, specyficzne chemikalia, zywnosc i dodatki do zywnosci; - wytwarzanie biomaterialów (biodegradowalne plastyki) i biopaliw z odnawialnych surowców; - bioremediacja. Rozwój bialej biotechnologii powinien wplywac korzystnie na rozwój rolnictwa i przemyslu chemicznego, a takze na srodowisko, stanowiac istotny element zrównowazonego rozwoju. Agendy rzadowe i ich rola Perspektywy polskiej biotechnologii zaleza m.in. od szybkiego dostosowania norm prawnych, edukacji i udzia lu spoleczenstwa, intensyfikacji badan podstawowych, wspomagania badan rozwojowych, zwiekszenia liczby inkubatorów przedsiebiorczosci laczacych nauke i przemys l. Lista czynników warunkuj acych postep w nauce, nie tylko biotechnologii, jest dluga. Wiele z tych czynników zalezy od wlasciwego zaangazowania agend rzadowych, których skuteczne decyzje mog a usunac utrudnienia w wykorzystaniu efektów nauki w gospodarce. Koniecznym wydaje sie realizacja nastepujacych postulatów: -Konieczne jest skrócenie okresu patentowania w Polsce (obecnie procedura trwa do 5 lat, a winna 1 rok – adresatem jest Urzad Patentowy. -Konieczne jest wprowadzenie mechanizmów, które beda sprzyjaly wiekszej innowacyjnosci i efektywnosci produkcji rolniczej przez wywolanie przeksztalcen wlasno sciowych w firmach hodowlano-nasiennych, które sa glównym zródlem wprowadzania postepu biologicznego w produkcji roslinnej; nalezy wyegzekwowac respektowanie mechanizmów uzdrawiajacych rynek nasienny w Polsce – adresatem jest Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. -Konieczne jest uruchomienie programów nastawionych na rozwiazanie przez biotechnologie konkretnych i waznych problemów (np. przez ogloszenie specjalnych projektów zamawianych, i zadbanie o bardzo wszechstronna ich ocene) – adresatem jest Ministerstwo Nauki i Informatyzacji -Konieczne jest stworzenie mozliwosci uzyskiwania korzystnych kredytów na zakladanie malych firm biotechnologicznych (kilkuosobowych) (przyklad: system wprowadzony w Niemczech)– adresatem sa: Ministerstwo Finansów, Ministerstwo Gospodarki. -Konieczne jest, aby przygotowywana nowa ustawa o finansowaniu nauki poprzez uregulowanie podstawowych kwestii zwiazanych z finansowaniem badan, stwarzala dogodne warunki do przeplywu srodków finansowych ze zródel prywatnych oraz jednostek gospodarczych do pracowni badawczych – adresatem jest Ministerstwo Nauki i Informatyzacji. Konkluzje -Uwzgledniajac wszystkie zalecenia zawarte w „Raporcie diagnostycznym biotechnologii w Polsce ” opracowanym przez zesp ól pod kierunkiem prof. A. Podhajskiej nalezy dazyc do podj ecia dzialan, w wyniku których opracowana zostanie dlugoterminowa strategia rozwoju biotechnologii w Polsce. W tym celu koniecznym jest utworzenie „platformy biotechnologicznej ”, jako miejsca aktywnego dialogu wszystkich zainteresowanych stron: grup badawczych, malych i duzych firm (tez zagranicznych), kierownictw wlasciwych ministerstw, inwestorów i organizacji pozarzadowych. Utworzenie takiej struktury bedzie mialo pozytywny wplyw na rozwój biotechnologii w Polsce, a przez to na rozw ój polskiej gospodarki. „Platforma” ta bedzie zgodna z europejskimi standardami i umo zliwi pelna i aktywna partycypacje w powstaj acej obecnie platformie bia lej biotechnologii w Unii Europejskiej. -W Unii Europejskiej dazy sie obecnie do intensywnego wykorzystania potencjalu biotechnologii przemyslowej. Nastepuje silna koncentracja zespolów badawczych i przemyslu biotechnologicznego w celu przygotowania i stworzenia warunków do jej rozwoju. Szczególna role przypisuje sie krajom akcesyjnym, a przede wszystkim Polsce, ze wzgledu na zasobno sc w odnawialne surowce oparte na zielonej biotechnologii, wykorzystywane do wytwarzania produktów biotechnologii przemyslowej. -Ze wzgledu na role, jaka bedzie odgrywac Polska konieczne jest zorganizowanie pod auspicjami MNiI dyskusji okraglego stolu na temat specyfiki biotechnologii przemys lowej w naszym kraju. Prezydium Komitetu Biotechnologii deklaruje gotowosc przygotowania tego przedsiewziecia. POLSKA FEDERACJA BIOTECHNOLOGII Instytut Biochemii Technicznej Politechnika Lódzka ul. Stefanowskiego 4/10 90-924 Lódz ------------------------------------------------------ Poznan, 20 lipca 2005 r. prezes prof. Tomasz Twardowski W Pan Marszalek Wlodzimierz Cimoszewicz Marszalek Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej Wielce Szanowny Panie Marszalku! W nawiazaniu do projektu uchwaly z 4 maja br. dotyczacego „ustanowienia obszaru RP strefa wolna od GMO” (druk Sejmu nr 4289) oraz autopoprawka poselska z 6 lipca br. stwierdzamy z ca lym przekonaniem, ze projekt ten: - jest oparty na blednych przes lankach naukowych; - prowadzi do bledu zaniechania, bowiem oznacza rezygnacje z innowacyjnych technologii zasadniczych dla rozwoju ekonomicznego naszego panstwa; - jest sprzeczny z koncepcja rozwoju i normami prawnymi Unii Europejskiej. Dlatego apelujemy do Pana Marsza lka o merytoryczna analize tego blednego projektu oferujac pomoc naukowców – czlonków Polskiej Federacji Biotechnologii. Z wyrazami szacunku ROZDZIAL II ROZW ÓJ DIAGNOSTYKI MOLEKULARNEJ W MEDYCYNIE prof. dr hab. JAN LUBINSKI Miedzynarodowe Centrum Nowotworów Dziedzicznych Pomorska Akademia Medyczna w Szczecinie Read-Gene S.A. Rozwój diagnostyki molekularnej w medycynie Jan Lubi nski Miedzynarodowe Centrum Nowotworów Dziedzicznych, Pomorska Akademia Medyczna w Szczecinie Read-Gene S.A. STRESZCZENIE 1. Stan obecny Diagnostyka molekularna w medycynie stanowi dziedzine rozwijajaca sie niezwykle dynamicznie. Polski przemysl biotechnologiczny w zakresie diagnostyki molekularnej medycznej jest jak dot ad bardzo s labo rozwiniety. Zdecydowana wiekszosc odczynników do analiz na poziomie DNA, RNA i bialek sprowadzana jest z zagranicy, zarówno z kraj ów zachodnich, jak i wschodnich. Znacznie lepsza jest sytuacja na rynku uslug. Potencjal ludzki jest du zy i niewykorzystany. edlug szacunkowych danych sprzeda z jednostek wykonujacych diagnostyk e molekularna medyczn a w Polsce wynosi obecnie ok. 100 mln z l rocznie. Niestety diagnostyka wykonywana uslugowo ma znaczenie jedynie antyimportowe, bowiem praktycznie nie wykonujemy uslug dla odbiorc ów z innych krajów. Podobne znaczenie ma dotychczas równiez produkcja aparatury, testów diagnostycznych i odczynników, które sprzedawane sa praktycznie tylko w kraju. Biotechnologia w zakresie medycznej diagnostyki molekularnej jest w wiekszosci sytuacji dziedzin a nie wymagajaca duzych inwestycji aparaturowych. Nie ma w omawianym obszarze rzeczywistych problemów by uzyskac swiatowe standardy w jakosci prowadzonych prac. Szczeg ólna szanse Polska posiada w obszarze diagnostyki zmian konstytucyjnych. Polska populacja prezentuje wysoki poziom homogennosci genetycznej, co powoduje, ze o wiele latwiej i taniej mozna w naszym kraju odkrywac prawidlowosci genetyczne, a bedace tego konsekwencja testy genetyczne stosowac w praktyce. 2. Pozadane/oczekiwane kierunki rozwoju w Polsce A. Opracowanie testów molekularnych wykrywajacych predyspozycje do chorób i reakcje na leczenie. B. Rozw ój produkcji odczynników i aparatury o zastosowaniach w diagnostyce molekularnej. Powyzsze produkty powinny zdominowac lub miec znaczacy udzial w rynku polskim, a takze miec wartosc eksportow a. 3. Uwarunkowanie realizacji rozwoju A. Zwiekszenie nakladów na badania o charakterze wysokich technologii innowacyjnych. B. Zmiany formalne i wsparcie finansowe procesów patentowania i tworzenia firm przez badaczy. Ad. A: Szacunkowo kwota 50-100 mln z l rocznie zapewniloby optymalne wykorzystanie opisanego powyzej istniej acego potencjalu badawczego w omawianym obszarze. Ad. B: Wydaje sie, ze optymalnym rozwiazaniem jest tworzenie spólek akcyjnych, których podstawowym wyjsciowym wlascicielem akcji bylyby spólki uczonych wnoszace ok. 20% kapitalu spólki w gotówce. Pozostale 80% niezbednego kapitalu wnosilby skarb panstwa poprzez zakup ok. 20% wyj sciowych akcji. 4. Wnioski 4.1. Diagnostyka molekularna w medycynie wymaga rozwiazan innowacyjnych, które wnosza potencjalnie bardzo duza wartosc dodana medyczna, gospodarcza i spoleczna. 4.2. W Polsce istnieja warunki by osiagnac przy stosunkowo niskich dodatkowych nakladach najwyzsze standardy swiatowe. Ze wzgl edu na znacznego stopnia homogenno sc genetyczna polskiej populacji szczególnie du zy potencjal istnieje w zakresie opracowywania testów molekularnych wykrywajacych predyspozycje do chorób i reakcje na leki. 4.3. Niezbedne jest wprowadzenie nowych rozwiazan formalnych i wsparcie panstwa nie tylko co do intensywnosci prac wdrozeniowych, ale i rozwoju polskich firm innowacyjnych opartych o wlasne patenty i produkuj acych na rynek krajowy i swiatowy. 1. Analiza w zakresie diagnostyki molekularnej w medycynie w Polsce 1.1. Stan obecny 1.1.1. Baza materialna: przemyslu, nauki, zaplecze logistyczne oraz dostepne srodki finansowe Diagnostyka molekularna w medycynie stanowi dziedzine rozwijajaca sie niezwykle dynamicznie. Analizy molekularne znajduja zastosowanie w diagnostyce: a. predyspozycji do chorób b. róznicowaniu chorób c. podatno sci na leczenie d. mikrobiologicznej e. zgodno sci tkankowej f. ojcostwa i sladów biologicznych. Tak wiec obszary zastosowan analiz molekularnych s a bardzo liczne i bardzo szybko sie rozwijaj a, szczególnie w zakresie pkt a-c. Polski przemysl biotechnologiczny w zakresie diagnostyki molekularnej medycznej jest, jak dotad, bardzo slabo rozwiniety. W zakresie diagnostyki DNA/RNA mozna zakupic produkowane w Polsce: polimeraze (Polgen), niektóre aparaty do elektroforezy (Kucharczyk), startery do PCR (IBB) oraz zestawy odczynników do niektórych testów mikrobiologicznych (Gdansk) i testów wykrywaj acych predyspozycje do chorób nowotworowych (Szczecin). Zdecydowana wiekszosc odczynników do analiz na poziomie DNA, RNA i bialek sprowadzana jest z zagranicy, zarówno z krajów zachodnich, jak i wschodnich, np. z Litwy (Fermentas). Znacznie lepsza jest sytuacja na rynku uslug. Praktycznie istniej aca siec placówek wykonuje wszystkie niezbedna badania. Tylko w wyjatkowych sytuacjach bardzo rzadkich chorób celowe jest wysy lanie próbek biologicznych za granice. W wiekszosci pracownie diagnostyczne funkcjonuja przy uczelniach i instytutach panstwowych, ale istnieja równiez firmy prywatne wykonuj ace diagnostyke molekularna. Nauka nad nowymi rozwiazaniami biotechnologicznymi w zakresie diagnostyki molekularnej w medycynie rozwija sie w sposób korespondujacy z rozwojem przemyslu w tym obszarze. Liczba opracowan miedzynarodowych jest niewielka. Do wyjatków naleza patenty aparaturowe (Kucharczyk), patenty testów molekularnych wykrywajacych predyspozycje do nowotworów (Szczecin) czy patenty diagnostycznych substancji fluoryzujacych (Graczyk). Zaplecze logistyczne odbiega standardem od potrzeb i poziomu krajów wysoko rozwinietych. Na obecnym etapie problemem jest np. zbyt dlugi okres realizacji zamówien na odczynniki (np. dostawa enzymu restrykcyjnego po 3 - 4 tygodniach). Dodatkowe problemy logistyczne to brak rzeczywistego doswiadczenia w patentowaniu i wdra zaniu wynalazków na poziomie miedzynarodowym. Dostepne srodki finansowe bardzo ograniczaja rozwój w omawianej dyscyplinie. Dotyczy to wszystkich etapów – brak jest odpowiedniego wsparcia na etapie bada n, patentów i wdro zen. Wynika to oczywiscie z niewielkich nakladów na cala nauke, ale równiez z niedoskonalego wykorzystania srodków przeznaczonych na badania i wdrozenia. 1.1.2. Zasoby ludzkie Potencjal ludzki jest duzy i nie wykorzystany. Rozwijana jest dydaktyka z zakresu biotechnologii medycznej (Gdansk, Poznan, Szczecin), jednak absolwenci nie znajduja w wiekszosci w kraju zatrudnienia w dziedzinie, w której zostali wyksztalceni. Wiekszosc absolwentów wyje zdza za granice. Kadra naukowo-dydaktyczna szybko podnosi swoje kwalifikacje w zakresie badan naukowych (zwieksza sie liczba publikacji na tzw. Li scie Filadelfijskiej), jednak w niewielkim stopniu prace te maj a charakter aplikacyjny wyrazony w patentach miedzynarodowych i wdrozeniach. 1.2. Wplyw na gospodarke w kraju 1.2.1. Wartosc dodana (specyfika) Wedlug szacunkowych danych sprzedaz jednostek wykonuj acych diagnostyk e molekularna medyczn a w Polsce wynosi obecnie ok. 100 mln z l rocznie. Jest to wiec wielkosc znaczaca dla naszej gospodarki. Niestety diagnostyka wykonywana uslugowo ma znaczenie jedynie antyimportowe, bowiem praktycznie nie wykonujemy uslug dla odbiorców z innych krajów. Podobne znaczenie ma dotychczas równiez produkcja aparatury, testów diagnostycznych i odczynników, które sprzedawane sa praktycznie tylko w kraju. W powyzszych dzialach wartosc sprzedazy nie przekracza rocznie 5 mln zl. Inna wartosc dodana rozwoju diagnostyki molekularnej w medycynie: a) zmniejszenie wydatków NFZ wynikajace z ni zszych cen uslug diagnostycznych; b) przychody budzetu panstwa z tytu lu podatków zwiazanych z prowadzeniem dzia lalno sci gospodarczej przez krajowych producent ów/uslugodawców oraz podatku dochodowego nowozatrudnionych; c) wplywy dewizowe z tytulu eksportu oraz pozytywny wplyw na bilans platniczy poprzez zmniejszenie wydatków na import odczynników; d) obnizenie kosztów leczenia poprzez rozw ój profilaktyki chorób i celowe stworzenie leków e) skutki spoleczne, jak np.: - zwiekszony dostep do nowoczesnych metod diagnostyki i leczenia, - rozwój krajowych jednostek stosujacych „high tech ”, - pozytywne efekty dla regionów, - prognoza warunków socjalnych, spadek bezrobocia. 1.3. Realne mozliwosci rozwoju w kraju Biotechnologia w zakresie medycznej diagnostyki molekularnej jest w wiekszosci sytuacji dziedzin a nie wymagajaca duzych inwestycji aparaturowych. Nie ma w omawianym obszarze rzeczywistych problemów, by uzyskac swiatowe standardy w jako sci prowadzonych prac. Mozna to osiagnac poprzez dobre zorganizowanie systemów administrowania w nauce i dzialalnosci uslugowej. Po wprowadzeniu powyzszych zmian rozwój zalezec bedzie glównie od poziomu nakladów finansowych. We wszystkich dzia lach diagnostyki molekularnej w medycynie mozna realnie osiagnac bardzo duzy postep, ale szczególna szanse Polska posiada w obszarze diagnostyki zmian konstytucyjnych. Polska populacja prezentuje wysoki poziom homogenno sci genetycznej co powoduje, ze o wiele latwiej i taniej mozna w naszym kraju odkrywac prawidlowosci genetyczne, a bedace tego konsekwencja testy genetyczne stosowac w praktyce. Dobrze obrazuje opisywane mozliwosci sytuacja w badaniach predyspozycji do raka piersi. W Polsce odkryto juz zmiany konstytucyjne (wykrywalne we krwi obwodowej) zwiazane ze zwiekszon a predyspozycj a do raka piersi wystepujace u 70% chorych z tym nowotworem. Jest to w tej chwili najwyzszy odsetek na swiecie. Badanie diagnostyczne genu BRCA1 (wysoka predyspozycja do raka piersi i jajnika) mozna w Polsce ograniczyc do analizy zaledwie kilku zmian co powoduje, ze test diagnostyczny BRCA1 kosztuje w Polsce ok. 200 zl. i jest ok. 50-krotnie tanszy anizeli w USA czy Europie Zachodniej – krajach genetycznie heterogennych, gdzie BRCA1 trzeba bada c pelnym sekwencjonowaniem. Medycyna przyszlosci w coraz wiekszym stopniu bedzie oparta na diagnostyce molekularnej zmian konstytucyjnych. Punktem wyj scia do jakichkolwiek dzialan we wszystkich dzialach medycyny – pediatrii, internie, ginekologii, onkologii itd., bedzie test molekularny, jak np. test DNA krwi obwodowej. Tak wiec praktycznie wskazanie do bada n molekularnych wystapi u ka zdego czlowieka. Diagnostyczne testy molekularne nie beda najprawdopodobniej polegaly na pelnej analizie ca lego genomu, a jedynie tych fragmentów, które sa zwiazane z rozwojem chorób. Model identyfikacji zmian oparty o badanie polskiej populacji moze wniesc niezwykle duzo do swiatowego zestawu zmian kluczowych. Ze wzgledu na niezwykle prawdopodobna masowosc tego typu diagnostyki molekularnej Polska mo ze zyskac wyjatkowo wiele, zarówno medycznie, jak i ekonomicznie. Warto sc firm swiatowych powolywanych do realizacji projektów nad identyfikacja zmian molekularnych o wartosci diagnostycznej (np. deCODE lub Myriad Genetics) siega kilku miliard ów USD. 2.Pozadane/oczekiwane kierunki rozwoju w Polsce 2.1.1. Glówne kierunki badawcze i technologiczne A) Opracowanie testów molekularnych wykrywajacych predyspozycje do chorób i reakcje na leczenie. B) Rozw ój produkcji odczynników i aparatury o zastosowaniach w diagnostyce molekularnej. Ad. A: Jak juz wspomniano powyzej, medycyna przyszlosci polega la bedzie na oparciu postepowania o ocene zmian konstytucyjnych. Zmiany te w znacznym stopniu sa charakterystyczne populacyjnie i dlatego musza zostac w Polsce przeprowadzane badania nad ich identyfikacja, które posluza do opracowania testów molekularnych najbardziej efektywnych w naszej populacji. Ponadto, odpowiednio wczesnie rozwini ete badania nad identyfikacja tych zmian na modelu homogennej polskiej populacji moze zaowocowac znaczacym udzialem polskich badaczy w tworzonych i patentowanych swiatowych zestawach zmian kluczowych w molekularnej diagnostyce predyspozycji do chorób i reakcji na leczenie. Ad. B: Obszar biznesu/ekonomii polegajacy na uslugach w zakresie diagnostyki molekularnej jest znaczacy, a r ównoczesnie technologie wytwarzania odczynników/aparatury s a bardzo czesto w zasiegu polskich placówek badawczych. Dlatego tez powyzszy kierunek nalezy zaliczyc do pozadanych/oczekiwanych kierunków rozwoju. 2.1.2. Produkty (wskazanie konkretnych produktów) - testy molekularne (DNA, RNA, bialka) wykrywajace predyspozycje do chorób (wszystkich rodzajów) i reakcje na leczenie - odczynniki (np. enzymy, p/ciala) i aparaty (np. do elektroforezy). Powyzsze produkty powinny zdominowac lub miec znaczacy udzial w rynku polskim, a takze miec wartosc eksportow a. 3. Uwarunkowania realizacji rozwoju A) Zwiekszenie nakladów na badania o charakterze wysokich technologii innowacyjnych. B) Zmiany formalne i wsparcie finansowe procesów patentowania i tworzenia firm przez badaczy. ad. A: Szacunkowo kwota 50-100 mln z l rocznie zapewniloby optymalne wykorzystanie opisanego powyzej istniej acego potencja lu badawczego w omawianym obszarze. Za zbyt ryzykowne dla panstwa uznac trzeba inne kapita lochlonne inwestycje, chociaz nalezy zachowac elastycznosc w planowaniu zarówno obszarów badawczych, jak i wysokosci nakladów inwestycyjnych. ad. B.1: Realizacja projektów rozwojowych nie mo ze byc hamowana wymogami, takimi jakie obecnie istnieja np. przy projektach celowych, w których wymagany jest znaczacy udzia l finansowy firm potencjalnie wdrazajacych produkt. Kondycja finansowa polskich przedsiebiorstw jest na ogól tak zla, ze powstaje bledne kolo. ad. B.2: Pierwszym ograniczeniem przy ewentualnej dzialalno sci eksportowej s a trudnosci w patentowaniu wynalazków. Dopiero zaczynaj a zbierac doswiadczenie w patentowaniu w swiecie krajowe firmy skupiaj ace specjalistów w patentowaniu. Dlatego potrzebne jest rozwiazanie wspieraj ace rozw ój poziomu polskich specjalistów d/s patentów poprzez finansowanie ich wspóldzialania z renomowanymi w swiecie firmami patentowymi. ad. B.3: Bardzo istotne jest wsparcie finansowe patentowania w ten spos ób, ze patenty zarówno krajowe, jak i swiatowe moglyby stanowic pozycje w kosztach projektu. Podtrzymywanie ochrony patentowej powinno te z byc wspierane przez panstwo do wysoko sci ok. 90%. W przeciwnym przypadku nasze patenty sa za bardzo niska cene przejmowane przez zagranicznych inwestorów lub, najczesciej, spekulantów. ad. B.4: Zdecydowanie nalezy ulatwic powstawanie spólek, w tym akcyjnych, dla u latwienia pózniejszego pozyskiwania wiarygodnego kapita lu, z co najmniej wyjsciowym, dominujacym udzialem uczonych/wynalazców – autorów patent ów stanowiacych podstawe utworzenia firmy. Wydaje si e, ze optymalnym rozwiazaniem jest tworzenie spólek akcyjnych, których podstawowym wyjsciowym wlascicielem akcji bylyby spólki uczonych wnoszace ok. 20% kapitalu spólki w gotówce. Pozostale 80% niezbednego kapitalu wnosilby skarb panstwa poprzez zakup ok. 20% wyj sciowych akcji. Spólki akcyjne uczonych z udzialem skarbu panstwa zachowalyby wiodacy wplyw wynalazców na sposób wdrozenia wynalazków. Spólki mog lyby pozostawac bez destrukcyjnego dzialania kapitalu nastawianego jedynie na krótkoterminowy zysk, a nie zysk gwarantuj acy rozw ój. Brak powyzszych rozwiazan jest jednym z podstawowych ograniczen rozwoju biotechnologii. 4. Wnioski 4.1. Diagnostyka molekularna w medycynie wymaga rozwiazan innowacyjnych, które wnosza potencjalnie bardzo duza wartosc dodana medyczna, gospodarcza i spoleczna. 4.2. W Polsce istnieja warunki, by osiagnac przy stosunkowo niskich dodatkowych nakladach (50 100 mln z l rocznie), najwyzsze standardy swiatowe. Ze wzgledu na znacznego stopnia homogennosc genetyczna polskiej populacji, szczególnie duzy potencjal istnieje w zakresie opracowywania testów molekularnych wykrywajacych predyspozycje do chorób i reakcje na leki. 4.3. Niezbedne jest wprowadzenie nowych rozwiazan formalnych i wsparcie panstwa nie tylko co do intensywno sci prac wdrozeniowych, ale i rozwoju polskich firm innowacyjnych opartych o wlasne patenty i produkuj acych na rynek krajowy i swiatowy. --powrót do spisu tresci-- ROZDZIAL III PRODUKCJA BIOTECHNOLOGICZNA LEKÓW dr PIOTR BOROWICZ Instytut Biotechnologii i Antybiotyk ów w Warszawie Produkcja biotechnologiczna leków Piotr Borowicz, Andrzej Plucienniczak, Maria Jarecka Instytut Biotechnologii i Antybiotyków w Warszawie STRESZCZENIE Wiekszosc biofarmaceutyków wytwarzana jest z uzyciem rekombinowanych bakterii i drozdzy, jak równiez rekombinowanych linii komórkowych organizmów wyzszych oraz - w przypadku przeciwcia l monoklonalnych - w hybrydowych kulturach miedzygatunkowych. W sklad biofarmaceutyk ów wchodza niezwykle cenne grupy leków takie jak: rekombinowane hormony, interferony, interleukiny, hematopoetyczne czynniki wzrostu, czynnik martwicy nowotworów, czynniki krzepniecia krwi, preparaty trombolityczne, enzymy terapeutyczne, przeciwciala monoklonalne i szczepionki. Z klinicznego punktu widzenia znalazly one zastosowanie w leczeniu lub zapobieganiu szeregu schorze n, miedzy innymi: cukrzycy, niedoboru wzrostu u dzieci i osób doros lych, zawalów serca, zastoinowej niewydolnosci serca, udarów m ózgu, stwardnienia rozsianego, neutropenii, trombocytopenii, anemii, zapalenia watroby, reumatoidalnego zapalenia stawów, choroby Crohna, astmy oraz bialaczki i calego szeregu chorób nowotworowych. Wykorzystanie technologii rekombinowanego DNA do produkcji ludzkich bialek rozwiazalo problemy ograniczonej ilosci odpowiednich surowców z naturalnego zródla, jak równiez zredukowalo mozliwosc wystapienia takich dzialan niepozadanych jak: choroba CreutzfeldaJacoba, zapalenie watroby typu B lub HIV, wynikajacych z zanieczyszczen bialek izolowanych z naturalnych zródel. 1. Tendencje rozwojowe Nowe galezie nauki skladaj ace sie na nowoczesna biotechnologie – genomika, transkryptomika czy proteomika - daly badaczom uczestniczacym w procesie komercjalizacji nowych lek ów nowe narzedzia dla ich racjonalnego projektowania. Poznanie genomu czlowieka – milowy krok w rozumieniu niezwykle z lozonych interakcji genów i zakodowanych w nich bia lek czy peptyd ów – przybliza nas do zastosowania tej wiedzy w terapii chorób nie tylko o podlozu genetycznym. Ten postep w nauce, oparty na mechanizmie dzialania aktywnych biologicznie zwiazków chemicznych na poziomie komórkowym i technologiach ‘omikowych’, prowadzi stale do powstawania nowych leków, w nowych obszarach terapii i o poprawionych wlasciwosciach ich nowych postaci farmaceutycznych. Ju z dzis sa nowe biofarmaceutyki spe lniajace specyficzne kryteria kliniczne i przewyzszajace natywne bialka wlasciwosciami farmakokinetycznymi, stabilnoscia, bezpieczenstwem, selektywnoscia, zmniejszon a immunogennoscia, czy podwyzszona specyficznoscia substratow a. W ten sposób nauka zniosla ograniczenie biofarmaceutyków do prostego nasladowania zwyklej fizjologicznej roli bialka. Tworzone w ten sposób biofarmaceutyki o stale rosn acych zastosowaniach terapeutycznych zdobywaja coraz bardziej znaczaca pozycje na swiatowym rynku leków. W latach 1993 - 2002 swiatowy rynek biofarmaceutyków zwiekszyl sie czterokrotnie z wartosci sprzedazy 8,4 mld USD w 1993 roku do 32,4 mld USD w roku 2002; w latach 2001 - 2003 swiatowy rynek bia lek rekombinowanych (bez przeciwcial monoklinalnych) wzrósl z wartosci 21,7 mld USD do 31,7 mld USD. Przewidywany jest dalszy wzrost do wartosci 35,8 mld USD w roku 2004 i 53 mld USD w roku 2010. W Polsce jest produkowany jedyny biofarmaceutyk – insulina ludzka Gensulin (Bioton S.A.). Uruchomienie jej produkcji w 2001r zmniejszylo wielkosc refundacji leków przez Budzet Panstwa o ok.200 mln z l rocznie, a skumulowane oszcz ednosci wyniosly do ko nca 2005r blisko 400 mln z l. 2. Wnioski 2.1. Leki nowoczesnej biotechnologii sa wyjatkowo innowacyjnymi produktami, generujacymi niezwykle wysoka wartosc dodana i przyczyniajacymi sie do znaczacej poprawy i ochrony zdrowia spoleczenstw. 2.2. Skuteczne badania aplikacyjne nad technologiami tych leków leza calkowicie w mozliwosciach polskiego B+R oraz sa w stanie generowac zainteresowanie badan podstawowych w tym zakresie. 2.3. Badania podstawowe w zakresie nowych leków i nowych metod leczenia prowadza do znacznego postepu w medycynie i ochronie zdrowia. 2.4. Intensyfikacja krajowych bada n aplikacyjnych w zakresie opracowywania technologii, wdro zen i uruchamiania produkcji nowoczesnych lek ów biotechnologicznych jest skutecznym srodkiem do zwiekszenia konkurencyjnosci gospodarki, przynoszacym wszelkie korzysci ekonomiczne, spoleczne i naukowe. 2.5. Potrzebna jest intensyfikacja dzialan zmierzajacych do utworzenia systemu komercjalizacji osiagniec biotechnologii oraz wykorzystania najbardziej zaawansowanych przedsiewziec badawczo-wdrozeniowych. 3. Zaawansowane projekty biofarmaceutyków 3.1. Terapeutyczne bialka - Ludzki hormon wzrostu; lek stosowany u dzieci w leczeniu karlowatosci spowodowanej niedostatecznym wydzielaniem hormonu wzrostu oraz w przebiegu zespolu Turnera i przewleklej niewydolno sci nerek. - Interferony, naturalnie wystepujace bialka (interferony alfa, beta i gamma), leki o wlasciwosciach przeciwrozrostowych, przeciwwirusowych i immunomodulujacych. Projekt jest prowadzony przez Bioton S.A. i Instytut Biotechnologii i Antybiotyków. 3.2. Szczepionki "jadalne" dla ludzi i zwierz at Dzialanie immunizacyjne „jadalnych” rekombinowanych szczepionek wykazano w Polsce dla kilku waznych patogenów, w produkcji zwierzat gospodarczych dla motylicy watrobowej, pasozyta bydla domowego i owiec oraz wirusa pomoru swin, jak równiez dla ludzkiej zóltaczki zakaznej typu B. Jako wariant tradycyjnej szczepionki iniekcyjnej polskie grupy badawcze sa w stanie zaproponowac szczepionke oparta na DNA koduj acym antygeny grypy i innych patogenów. Realizacja projektu doprowadzi do utworzenia systemu ‘jadalnych’ szczepionek dla ludzi i zwierzat. Rozpoczety projekt planuje sie przeprowadzic w konsorcjum naukowym – Centrum Zaawansowanych Technologii IBA-BIOTON, w sklad którego wejdzie Instytut Biochemii i Biofizyki PAN, Instytut Biotechnologii i Antybiotyków, Katedra Wirusologii Molekularnej Miedzyuczelnianego Wydzia lu Biotechnologii UG-AMG, Instytut Genetyki Roslin PAN, Panstwowy Instytut Weterynaryjny, Instytut Chemii Bioorganicznej PAN i Instytut Parazytologii PAN. 1. Cel pracy i wprowadzenie 1.1. Cel Celem pracy jest przedstawienie mozliwosci i uwarunkowan uruchomienia w Polsce innowacyjnej produkcji leków nowoczesnej biotechnologii na tle osiagniec swiatowych w tym zakresie. 1.2. Wprowadzenie W minionym wieku odnotowujemy dwie niezwykle wazne daty dotyczace biotechnologii leków. Pierwsza z nich – to po lowa lat 40 XX wieku, kiedy uruchomiono wielkoprzemyslowa produkcje pierwszego antybiotyku naturalnego – penicyliny G, a w slad za nia opracowano nowe technologie biosyntezy kolejnych antybiotyków i innych bioproduktów. Druga data, stanowiaca jednocze snie poczatek nowoczesnej biotechnologii, s a wczesne lata osiemdziesiate, a dokladnie rok 1982, w którym to do lecznictwa wprowadzono pierwszy lek uzyskany droga inzynierii genetycznej – rekombinantowa ludzka insuline (Humulin®, Eli Lilly – na podstawie opracowania Genentech). Nastepnie, w 1985 roku zarejestrowano pierwszy rekombinantowy hormon wzrostu (Protropin, Genentech) a w roku 1986 dwie pierwsze rekombinantowe cytokiny – interferon alfa-2a (Roferon A®, Hoffmann -La Roche) i interferon alfa-2b (Intron A ®, Schering-Plough) oraz pierwsza rekombinowan a szczepionke (Recombivax®, Merck) przeciwko wirusowemu zapaleniu watroby typu B. Do niedawna to wylacznie firmy farmaceutyczne wprowadzaly na rynki medyczne leki biotechnologiczne, czerpiac z dokonan badawczych na ogól mniejszych firm biotechnologicznych, badajacych mo zliwosci technologii i zastosowan terapeutycznych nowych bialek opartych na rekombinacji gen ów. Wiele z tych firm, nazwanych „platformami”, gdyz tworzyly pomost pomiedzy badaniami a rejestracja leków w procesie komercjalizacji odkryc naukowych, w ostatnim dziesi ecioleciu rozszerzylo strategie swojego rozwoju i równiez stalo sie firmami produktowymi. Powodem tych przeksztalcen stala sie silnie wzrastajaca pozycja rynkowa nowoczesnych leków biotechnologicznych i coraz szersze mo zliwosci ich zastosowan terapeutycznych. Od tego momentu, dzieki szybkiemu rozwojowi biologii molekularnej i technologii rekombinowanego DNA oraz technologii przeciwcial monoklonalnych rozpoczeto w skali przemyslowej produkcje leków o strukturze polipeptydowo-bialkowej. Okreslane sa one najczesciej – w tym takze w naszej publikacji – mianem „biofarmaceutyków”, jakkolwiek równiez zaliczane sa do znacznie szerszej klasy leków nazywanych „biotechnologicznymi” („biotechnology medical products”, „biotechnology (based) medicines/drugs/products”) czy „biologicznych produktów leczniczych ” („therapeutic biologics”). Spotykamy takze terminy – terapeutyczne bia lka lub terapeutyczne przeciwcia la monoklonalne, które obejmuja opisywane przez nas biofarmaceutyki, czyli leki o strukturze polipeptydowobialkowej otrzymywane z zastosowaniem metod rekombinowanego DNA lub technologii przeciwcial monoklonalnych. Brak jednolitej nomenklatury jest przyczyn a rozbieznych danych dotyczacych róznie rozumianych grup leków. Trwaja prace nad biofarmaceutykami wywodzacymi sie ze struktury kwasów nukleinowych (terapia antysensowa, terapia genowa). Jak dotad, po wycofaniu z rynku europejskiego w 2002 roku Vitravene (fomivirsen) – oligonukleotydu o antysensowym mechanizmie dzialania, przeznaczonym do leczenia zapalenia siatkówki wywolanej wirusem cytomegalii u chorych z AIDS, nie wprowadzono do lecznictwa biofarmaceutyku o charakterze kwasów nukleinowych. 2. Aktualna sytuacja w UE i na swiecie Wiekszosc biofarmaceutyków wytwarzana jest z uzyciem rekombinowanych bakterii (glównie Escherichia coli) i drozdzy (glównie Saccharomyces cerevisiae), jak równiez rekombinowanych linii komórkowych organizmów wyzszych oraz - w przypadku przeciwcial monoklonalnych - w hybrydowych kulturach miedzygatunkowych. W sk lad biofarmaceutyków wchodza niezwykle cenne grupy leków takie jak: rekombinowane hormony, interferony, interleukiny, hematopoetyczne czynniki wzrostu, czynnik martwicy nowotworów, czynniki krzepniecia krwi, preparaty trombolityczne, enzymy terapeutyczne, przeciwcia la monoklonalne i szczepionki. Z klinicznego punktu widzenia znalazly one zastosowanie w leczeniu lub zapobieganiu szeregu schorzen, miedzy innymi: cukrzycy, niedoboru wzrostu u dzieci i osób doroslych, zawalów serca, zastoinowej niewydolnosci serca, udarów m ózgu, stwardnienia rozsianego, neutropenii, trombocytopenii, anemii, zapalenia watroby, reumatoidalnego zapalenia stawów, choroby Crohna, astmy oraz bia laczki i calego szeregu chorób nowotworowych. Wykorzystanie technologii rekombinowanego DNA do produkcji ludzkich bialek rozwiazalo problemy ograniczonej ilosci odpowiednich surowców z naturalnego zródla, jak równiez zredukowalo mozliwosc wystapienia takich dzialan niepozadanych jak choroba Creutzfelda -Jacoba, zapalenie watroby typu B lub HIV, wynikajacych z zanieczyszczen bialek izolowanych z naturalnych zródel. 2.1. Biofarmaceutyki pierwszej generacji Pierwszymi biofarmaceutykami wprowadzonymi na swiatowe rynki farmaceutyczne byly rekombinowane bialka o strukturze aminokwasów identycznej z natywnymi bialkami ludzkimi wytworzone w celu zastapienia lub uzupelnienia niedoboru naturalnych bia lek. Stanowia one obecnie pierwsza generacje tych leków (Tabela 1): Tabela 1. Wybrane biofarmaceutyki pierwszej generacji Preparat Pierwsze/g lówne wskazanie terapeutyczne Firma Rok wprowadzenia HORMONY Humulin/Insuman (rh-Insulina; E. coli) Cukrzyca Eli Lilly, 1982 (USA) Hoechst, 1997 (EU*) Novolin/Actrapid/Velosulin/ Monotard/Insulatard/Protaphane/Mi xtard/Actraphane/Ultratard, (rh-Insulina; S. cerevisiae;) Cukrzyca Novo Nordisk, 1991 (USA), 2002 (EU) Urotropin/Nutropin (rh-GH, E. Coli) Niskoroslosc Genentech, 1985, 1994 (USA) Humatrope (rh-GH, E. Coli) Niskoroslosc Eli Lilly, 1987 (USA) Bio Tropin (rh-GH, E. Coli) Niskoroslosc Biotechnology General, 1995 (USA) Genotropin (rh-GH, E. Coli) Niskoroslosc Pharmacia and Upjohn 1995 (USA) Norditropin (rh-GH, E. Coli) Niskoroslosc Novo Nordisk,1995 (USA) Niskoroslosc, wyniszczenie towarzyszace AIDS Serono Laboratories 1996 (USA) Nutropin AQ (rh-GH, E. Coli) Niskoroslosc Schwartz Pharma AG 2001 (EU) GlucaGen (rh-glukagon, S. Cerevisiae) Hipoglikemia Novo Nordisk,1998 (USA) Wykrywanie/leczenie raka tarczycy Genzyme, 1998 (USA), 2000 (EU) Gonal F (folitropina a rh-FSH, komórki CHO) Nieplodnosc Serono 1995 (EU), 1997 (USA) Puregon/Follistim(folitropina ß rhFSH, komórki CHO) Nieplodnosc N.V. Organon, 1996 (EU) Organon, 1997 (USA) Luveris (lutropina rh-LH, S. Cerevisiae) Nieplodnosc Ares-Serono 2000 (EU) Serostim/Saizen (rh-GH; zwierzece linie komórkowe) Thyrogen (tyrotropina-a, rh-TSH, komórki CHO) CYTOKINY Roferon A (rh-IFN-a-2a, E. Coli ) Róznego rodzaju nowotwory zlosliwe, przewlekle zapalenie watroby typu B i C Intron A/Alfatronol/ Viraferon/ Virtron Róznego rodzaju nowotwory zlosliwe; Hoffman-La Roche 1986 (USA) Schering Plough 1986 (rIFN-a-2b, E. Coli) przewlekle zapalenie watroby typu B i C (USA), 2000 (EU) Rebif (rIFN-ß-1a, komórki CHO) Nawrotowo-remisyjna postac stwardnienia rozsianego Ares-Serono 1998 (EU), 2002 (USA) Avonex (rh-IFN-ß-1a, komórki CHO) Nawrotowo-remisyjna postac stwardnienia rozsianego Biogen 1996 (USA), 1997 (EU) Betaseron/Betaferon (rh-IFN-ß-1b, E. Coli) Nawrotowo-remisyjna postac stwardnienia rozsianego Chiron, 1993 (USA) Schering, 1995 (EU) Actimmune (rh-IFN-?-1b, E. Coli) Przewlekla ziarniakowatosc Genentech 1990 (USA) Pomocniczo w chirurgii miesaka tkanki miekkiej Boehringer-Ingelheim 1999 (EU) Beromun (rh-TNF-a, E. Coli ) HEMATOPOETYCZNE CZYNNIKI WZROSTU Epogen/Eprex/Procrit (rh-EPO a, komórki CHO) Neupogen/Lenograstim (filgrastim, rG-CSF, E. Coli) Neorecormon (rh-EPO ß, komórki CHO) Niedokrwistosc Amgen, Cilag, Ortho Biotech 1989, 1990 (USA) Neutropenia Amgen, 1991 (USA) Hoffmann-La Roche 1994 (EU) Niedokrwistosc Boehringer-Mannheim, Hoffmann-La Roche 1997 (EU) CZYNNIKI KRZEPNIECIA KRWI Bioclate/Recombinate (rh-czynnik VIII, komórki CHO) Hemofilia A Centeon, Baxter Healthcare/Genetics Institute 1992, 1993 (USA) Kogenate/ Helixate (rh-czynnik VIII, komórki BHK) Hemofilia A Bayer 1993 (USA), 2000 (EU) NovoSeven (rh-czynnik VIIa, komórki BHK) Hemofilia A lub B oporna na czynnik VIII i czynnik IX Novo Nordisk 1995 (EU), 1999 (USA) Hemofilia B Genetics Institute 1997 (USA, EU) Benefix (rh-czynnik IX, komórki CHO) TKANKOWE AKTYWATORY PLAZMINOGENU Activase/Actilyse (alteplase, rh-tPA, komórki CHO) Ostry zawal miesnia sercowego, ostra zatorowosc plucna, ostry niedokrwienny udar mózgu Genentech 1987 (USA), 1994 (EU) ENZYMY Fabrazyme(agalsidase beta, rh agalaktozydaza b, komórki CHO) Choroba Fabry’ego Genzyme 2001 (EU),2003 (USA) Replagal (agalsidase alfa, rh a-galaktozydaza a, ludzka linia komórkowa) Choroba Fabry’ego TKT Europe 2001 (EU) Pulmozyme (dornase alfa, rhD Nase, komórki CHO), Mukowiscydoza Genentech 1993 (USA) *EU – wg centralnej procedury Unii Europejskiej Wytwarzanie tych leków, opartych na zwiazkach wystepujacych naturalnie, nie jest zastrzezone patentami „produktowymi”, lecz obejmujacymi metody produkcji. 2.2. Biofarmaceutyki drugiej generacji Podobnie, jak w przypadku leków otrzymywanych droga syntezy chemicznej, tak i w badaniach nad lekami wytwarzanymi metodami inzynierii genetycznej dazy sie do uzyskania preparatów nowych generacji charakteryzujacych sie m.in. lepsza farmakokinetyka i biodystrybucja, bardziej ukierunkowana i wyzsza skutecznoscia terapeutyczna lub obciazonych mniejsza iloscia dzialan niepozadanych w porównaniu z lekami dostepnymi juz na rynku farmaceutycznym. W ten spos ób pod koniec lat 90 ubieglego wieku i na pocz atku obecnego stulecia otrzymano pierwsze preparaty zaliczane obecnie do drugiej generacji biofarmaceutyków, w których naturalne bialko zostalo celowo zmodyfikowane. Modyfikacje dotyczyly zmiany sekwencji aminokwas ów, zmiany komponenta cukrowego (w przypadku glikozylowanych biofarmaceutyków), kowalencyjnego przy laczania czasteczek chemicznych do bialek (np. proces pegylowania) lub fuzji dwu- lub wiecej polipeptydów. Jednymi z pierwszych biofarmaceutyków, które zostaly poddane modyfikowaniu byly insuliny i preparaty trombolityczne. Zmiany sekwencji niektórych aminokwasów (insercja lub delecja lub substytucja) w lancuchach insuliny spowodowaly otrzymanie szybko i d lugo dzialajacych analogów insuliny, a w wyniku usuni ecia okreslonych domen strukturalnych, badz zastapienia aminokwasów w trzech pozycjach w tkankowym aktywatorze plazminogenu uzyskano druga generacje trombolityków o przedluzonym okresie póltrwania. W przypadku biofarmaceutyków glikozylowanych (np. erytropoetyna, glukocerebrozydaza), zmiana ilosci i jakosci rozgalezionych struktur cukrowych powoduje wydluzenie okresu póltrwania w zmodyfikowanej czasteczce. Inna metoda modyfikacji prowadzaca do otrzymania biofarmaceutyków o przedluzonym okresie póltrwania jest proces pegylowania. Kowalencyjne polaczenie polietylenoglikolu z czasteczka bialka zwieksza jego ciezar czasteczkowy i wydluza czas póltrwania. Ponadto modyfikacja bialka poprzez pegylowanie moze powodowac zmniejszenie antygenowosci, zmniejszenie procesu degradacji przez proteolize oraz zwiekszenie stabilno sci termicznej i mechanicznej czasteczki. W ciagu ostatnich lat wprowadzono do lecznictwa pegylowane formy interferonu alfa-2a i -2b oraz zmodyfikowany poprzez pegylacje hematopoetyczny czynnik wzrostu – filgrastim. Do drugiej generacji biofarmaceutyk ów nale za takze bialka fuzyjne, stanowiace jedne z najbardziej innowacyjnych produktów inzynierii genetycznej i skladajace sie z dwóch (lub potencjalnie wiecej) naturalnych bialek/fragmentów bialek polaczonych ze sob a bezposrednio lub przy pomocy krótkiego linkera. Laczenie bialek terapeutycznych z fragmentami/lub calymi przeciwcia lami ma na celu uzyskanie bialek fuzyjnych o ulepszonych wlasciwosciach (wydluzenie biologicznego okresu póltrwania, wykorzystanie specyficznych w lasciwosci przeciwcial, wyzsza aktywno sc formy dimerycznej w porównaniu z monomeryczna). Tabela 2. Wybrane biofarmaceutyki drugiej generacji Wybrane preparaty II generacji Wskazanie terapeutyczne HORMONY Firma Rok wprowadzenia Humalog/Liprolog (insulin lispro, szybko dzialajacy analog insuliny) Cukrzyca Eli Lilly 1996 (USA), 2001 (EU)* NovoRapid/Novolog (insulin aspart, szybko dzialajacy analog insuliny) Cukrzyca Novo Nordisk 1999 (EU), 2000 (USA), 2001 (USA) Lantus/Optisulin (insulin glargine, dlugo dzialajacy analog insuliny) Cukrzyca Aventis 2000 (USA, EU) Levemir (insulin detemir, dlugodzialajacy analog insuliny) Cukrzyca Novo Nordisk 2004 (EU) CYTOKINY Pegasys (pegylowana forma interferonu alfa 2a) Przewlekle wirusowe zapalenie watroby typu C Hoffmann-La Roche 2002 (EU, USA) Peg-Intron (pegylowana forma interferonu alfa 2b) Przewlekle wirusowe zapalenie watroby typu C Schering Plough 2000 (EU), 2001 (USA) HEMATOPOETYCZNE CZYNNIKI WZROSTU Aranesp/Nespo (darbopoetyna alfa, dlugo dzialajacy analog EPO) Neulasta/Neupopeg (pegylowana forma filgrastimu) Niedokrwistosc Amgen 2001 (EU, USA) Dompe Biotec 2001(EU) Neutropenia u chorych onkologicznych Amgen 2002 (USA, EU) CZYNNIKI KRZEPNIECIA KRWI ReFacto (analog czynnika VIII o wyzszej aktywnosci i trwalosci) Niedokrwistosc A Genetics Institute 1999 (EU), 2000 (USA) TKANKOWE AKTYWATORY PLAZMINOGENU Retavase/Repilysin/Ecokinase (analog tPA) Ostry zawal miesnia sercowego BoehringerMannheim /Centocor/Galenus Mannheim 1996 (USA, EU) TNKase/Tenecteplase/Metalyse (tenecteplase, analog tPA) Ostry zawal miesnia sercowego Genentech 2000 (USA) Boehringer-Ingelheim 2001 (EU) BIALKA FUZYJNE Amevive (alefacept, dimeryczne bialko fuzyjne) Umiarkowana-grozna przewlek la luszczyca Biogen 2003 (USA) Enbrel (etanercept, dimeryczne bialko fuzyjne, polaczenie domeny receptora TNF z rejonem Fc IgG1) Aktywne reumatoidalne zapalenie staw ów Crohna Amgen i Wyeth 1998 (USA) Wyeth Europa Ltd 2000 (EU) Ontak (bialko fuzyjne, rIL-2 i zmodyfikowana toksyna blonicza) Skórne chloniaki z limfocytów T Ligand Pharmaceuticals 1999 (USA) Do grupy biofarmaceutyków zaliczane sa takze przeciwciala monoklonalne (mAb). Przeciwcia la monoklonalne I generacji to preparaty pochodzenia mysiego, otrzymane klasyczna technologia hybrydoma opracowana przez Milsteina i Köhlera w latach 70. Ze wzgledu na wywolywanie reakcji alergicznych wykorzystywano je glównie w celach analitycznych i diagnostycznych. Ponadto charakteryzowaly sie one relatywnie krótkim okresem biologicznego póltrwania i tylko niektóre z nich znalazly zastosowanie terapeutyczne. Pierwszym, mysim przeciwcia lem monoklonalnym wprowadzonym do lecznictwa w 1986 roku by l preparat Orthoclone OKT3 firmy Ortho Biotech do stosowania w transplantologii przeciwko ostremu odrzuceniu przeszczepu nerki. W 1995 roku firma GlaxoSmithKline wprowadzila na rynek Panorex (edrecolomab) – mysie przeciwcialo monoklonalne do leczenia raka odbytnicy i jelita grubego. W 2002 roku zarejestrowano Zevalin (ibritumomab znakowany Itrem 90) firmy IDEC do stosowania w terapii ch loniaków nieziarniczych i chloniaka grudkowego, a w 2003 roku preparat Bexxar (tositumomab i tositumomab znakowany jodem 131) do leczenia chloniaka nieziarniczego. Dzieki wprowadzeniu metod inzynierii genetycznej do technologii przeciwcial monoklonalnych otrzymano formy coraz bardziej zhumanizowane (chimeryczne – ludzko -mysie, humanizowane i w pelni ludzkie) do stosowania w medycynie. Otrzymano w ten sposób preparaty zaliczane do II generacji przeciwcial monoklonalnych Przeciwciala monoklonalne nalezace do II generacji stanowia bardzo wazna grupe leków stosowanych w onkologii i w szeregu chorób o podlozu immunologicznym. Charakterystyczn a cecha tego typu przeciwcial monoklonalnych jest znaczaco zredukowana lub wyeliminowana immunogennosc. Tabela 3. Przeciwciala monoklonalne II generacji otrzymane przy uzyciu metod inzynierii genetycznej. Nazwa handlowa mAb (nazwa miedzynarodowa) ReoPro (abciximab) Rituxan/Mabthera (rituximab) Zenapax (daclizumab) Simulect (basiliximab) Synagis (palivizumab) Firma Typ mAb Wskazanie terapeutyczne Rok wprowadzenia Centocor/ Eli Lilly chimeryczne Angioplastyka, niestabilna dlawica piersiowa 1994 (USA) Biogen IDEC/ Roche chimeryczne Chloniak nieziarniczy, przewlekla bialaczka limfocytarna 1997 (USA) 1998 (EU)* Profilaktyka ostrego odrzucania przeszczepu nerki 1997 (USA) 1999 (EU) Profilaktyka ostrego odrzucania przeszczepu nerki 1998 (USA) 1998 (EU) Zapobieganie zakazeniom wywolanym przez syncytialny wirus oddechowy 1998 (USA) 1999 (EU) Protein Design humanizowane Lab. /Roche Novartis chimeryczne Medimmune/ humanizowane Abbott Centocor/ ScheringPlough chimeryczne Czynne reumatoidalne zapalenie staw ów, choroba Crohna 1998 (USA) 1999 (EU) Herceptin (trastuzumab) Genentech/ Roche humanizowane Rak sutka z przerzutami 1998 (USA) 2000 (EU) Mylotarg (gemtuzumab Wyeth humanizowane Ostra bialaczka szpikowa 2000 (USA) Remicade (infliximab) ozogamicin) Campath/ Mabcampath (alemtuzumab) Millenium/ ILEX, Schering humanizowane Przewlekla bialaczka limfatyczna i szpikowa, stwardnienie rozsiane 2001 (USA) 2001 (EU) Humira/Trudexa (adalimumab) Abbott ludzkie Czynne reumatoidalne zapalenie staw ów 2002 (USA) 2003 (EU) Xolair (omalizumab) Genentech humanizowane Astma 2003 (USA) Raptiva (efalizumab) Genentech humanizowane Luszczyca 2003 (USA) Erbitux (cetuximab) Imclone Systems chimeryczne Rak odbytnicy i jelita grubego 2004 (USA) Genentech humanizowane Rak odbytnicy i jelita grubego 2004 (USA) Avastin (bevacizumab) Duzym wyzwaniem i przyszloscia dla terapii biologicznej z udzialem biofarmaceutyków jest grupa chorób o podlozu zapalnym, w powstawaniu których uczestniczy uklad immunologiczny (tzw. Immune -Mediated Inflammatory Disorders – IMID). Charakteryzuja sie one zaburzeniami immunologicznymi, przewlek lym procesem zapalnym i uszkodzeniem tkanek. Tabela 4. Udzial cytokin w róznego rodzaju chorobach o podlozu zapalnym z udzialem ukladu immunologicznego (IMID) Jednostka chorobowa Nadprodukcja cytokine Choroba Lesniowskiego-Crohn’a TNF-a, IL-1ß, IL-2, IL-6, IL-8, IL-12, IFN-? Wrzodziejace zapalenie jelita grubego (colitis ulcerosa) IL-1ß, IL-5, IL-6, IL-8, TNF-a Cukrzyca typu 1 TNF-a, IL-1ß, IL-2, IL-12, IFN-? Reumatoidalne zapalenie staw ów TNF-a, IL-1ß, IL-6, IL-8, IL-2, IL-12, IFN-?, IL15, IL-17, IL-18 Artropatia luszczycowa TNF-a, IL-1ß, IL-6, IL-8, IFN-? Zesztywniajace zapalenie staw ów kregoslupa TNF-a, IL-10 Przewlekla niewydolnosc serca TNF-a, IL-1ß, IL-6, IL-8 Stwardnienie rozsiane IL-6, IL-12, IL-23, TNF-a Goraczka u chorych na oddzialach intensywnej terapii TNF-a, IL-1ß, IL-6 Astma IL-4, IL-5, IL-9, IL-13, IL-16 Sarkoidoza TNF-a, IL-1ß, IL-6, TGF-ß Luszczyca TNF-a Ukladowy toczen rumieniowaty IFN-? Poniewaz choroby zapalne dotycza wielu ukladów, takich jak pokarmowy, krazenia, kostno stawowy, nerwowy, oddechowy czy dermatologiczny, róznia sie one obrazem klinicznym, natomiast maja wspólne szlaki molekularne powstale na skutek nieprawidlowego lub nadmiernego wytwarzania cytokin. Do grupy cytokin prozapalnych naleza miedzy innymi TNF-alfa, IL -1 i IL-6 uczestnicz ace w wielu typach schorzen o podlozu zapalnym (Tabela 4). Stad celowym stalo sie wprowadzenie do terapii lek ów ingeruj acych w poziom cytokin, w tym preparat ów uzyskanych droga rekombinacji DNA i technik przeciwcial monoklonalnych. Biofarmaceutyki blokujace czynnik martwicy nowotworów TNF alfa i interleukin e-1, wprowadzone do lecznictwa w koncu lat 90, stanowia prze lom w hamowaniu postepu reumatoidalnego zapalenia stawów. W latach 2000 - 2003 dla preparatów etanercept, infliximab i adalimumab rozszerzono wskazania terapeutyczne o nieswoista chorobe zapalna jelit – choroba Lesniewskiego-Crohna, w której dochodzi miedzy innymi do zaburzenia równowagi pomiedzy aktywnoscia cytokin prozapalnych i przeciwzapalnych, oraz o leczenie luszczycy (Tabela 5). Tabela 5. Biofarmaceutyki stosowane w reumatoidalnym zapaleniu staw ów (RZS) i innych chorobach o pod lozu zapalnym z udzia lem ukladu immunologicznego Nazwa handlowa (miedzynarodowa) biofarmaceutyku stosowanego w RZS i podobnych chorobach Producent Budowa czasteczkowa Wskazania Remicade (infliximab) Centocor, Inc Chimeryczne przeciwcia lo monoklonalne przeciw TNF-a Aktywne RZS; hamowanie postepu zmian destrukcyjnych w stawach i kosciach; skojarzone leczenie pierwszego rzutu wczesnego RZS o ciezkim przebiegu; choroba Crohn’a z przetokami Rozpuszczalny receptor dla TNFa sprz ezony z fragmentem stalym immunoglobuliny IgG Aktywne RZS u os ób doroslych; aktywne, wielostawowe mlodziencze zapalenie stawów (14-17 lat); leczenie aktywnego RZS u chorych z artropatia luszczycow a; choroba Crohn’a; luszczyca; luszczycowe zapalenie staw ów; zesztywniajace zapalenie staw ów kregoslupa; WZW C (w skojarzeniu) Ludzkie przeciwcia lo monoklonalne przeciw TNF-a Aktywne RZS; hamowanie postepu zmian destrukcyjnych w stawach i kosciach; mlodziencze zapalenie stawów; luszczyca; luszczycowe zapalenie staw ów; choroba Crohn’a Rekombinowany antagonista receptora IL-1 Aktywne RZS = 18 lat Enbrel (etanercept) Immunex Corporation Humina (adalimumab) Abbott Kineret (anakinra) Amgen, Inc 2.3. Swiatowe tendencje rozwojowe Nowe ga lezie nauki skladaj ace sie na nowoczesna biotechnologie – genomika, transkryptomika czy proteomika - daly badaczom uczestniczacym w procesie komercjalizacji nowych leków nowe narzedzia dla ich racjonalnego projektowania. Poznanie genomu czlowieka – milowy krok w rozumieniu niezwykle z lozonych interakcji genów i zakodowanych w nich bialek czy peptyd ów – przybliza nas do zastosowania tej wiedzy w terapii chorób nie tylko o podlozu genetycznym. Ten postep w nauce, oparty na mechanizmie dzialania aktywnych biologicznie zwiazków chemicznych na poziomie komórkowym i technologiach „omikowych”, prowadzi stale do powstawania nowych leków, w nowych obszarach terapii i o poprawionych wlasciwosciach ich nowych postaci farmaceutycznych. Ju z dzis sa nowe biofarmaceutyki spelniajace specyficzne kryteria kliniczne i przewyzszajace natywne bialka w lasciwosciami farmakokinetycznymi, stabilnoscia, bezpieczenstwem, selektywnoscia, zmniejszon a immunogennoscia, czy podwyzszona specyficznoscia substratow a. W ten sposób nauka zniosla ograniczenie biofarmaceutyków do prostego nasladowania zwyklej fizjologicznej roli bia lka. Tworzone w ten sposób biofarmaceutyki o stale rosn acych zastosowaniach terapeutycznych zdobywaja coraz bardziej znaczaca pozycje na swiatowym rynku leków. Niezwykle waznym celem terapeutycznym dla nowych biofarmaceutyków s a choroby ukladu krazenia, takie jak: miazdzyca, choroba niedokrwienna serca i przewlekla niewydolnosc serca. Istniej a owody, ze w patogenezie mia zdzycy wazna role odgrywa proces zapalny dotyczacy sciany naczynia, na którego rozwój i przebieg wplywaja cytokiny prozapalne, miedzy innymi: IL-1, IL-6 i TNF-alfa. Na róznych etapach prowadzone sa prace oceniajace skutecznosc biofarmaceutyk ów blokuj acych dzialania cytokin prozapalnych (np. etanercept) i stosowanych dozylnie immunoglobulin w skojarzeniu ze stosowanym dotychczas standardowym leczeniem. Musza one byc potwierdzone w badaniach klinicznych przeprowadzonych w duzych grupach chorych, z twardym punktem ko ncowym dotyczacym smiertelnosci. Innymi waznymi celami terapeutycznymi dla nowych preparatów biofarmaceutycznych jest astma, bedaca schorzeniem ukladu oddechowego o podlozu zapalnym, stwardnienie rozsiane z nadprodukcja TNF-alfa, IL-6, IL-12 i IL23 oraz goraczka u chorych przebywaj acych na oddzialach intensywnej terapii, wystepujaca z przyczyn innych ni z zakazenia, a w powstaniu której odgrywaja role cytokiny prozapalne. Badania nad nowymi biofarmaceutykami o potencjalnym znaczeniu terapeutycznym prowadzone sa na szeroka skale, a preparaty otrzymane metodami inzynierii genetycznej znajduja sie w róznych fazach badan klinicznych (Tabela 6). Tabela 6. Wybrane biofarmaceutyki bedace w róznych fazach bada n klinicznych w leczeniu chorób o podlozu immunologicznym i terapii nowotworów Kandydat na lek Producent Budowa czasteczkowa Faza badan Wskazania Atlizumab/Actemra Chugai/Roche Humanizowane przeciwcialo monoklonalne przeciw IL-6 III RZS*; choroba Crohn’a; szpiczak mnogi Pegsunercept Amgen/Wyeth Pegylowana forma rozpuszczalnego receptora dla TNF-a II/III RZS CDP-870 Celltech Group/Pfizer Pegylowany fragment humanizowanego przeciwcia la przeciwko TNF-a III RZS CDP-484 Celltech Group Pegylowany fragment przeciwciala przeciwko IL-1ß I/II RZS Il-1 trap Regeneron/Novartis Bialko wiazace IL-1 II RZS Huvap (vapaliximab) BioTie Therapies Humanizowane przeciwcialo monoklonalne blokujace VAP-1 I/II RZS; luszczyca; wrzodziejace zapalenie okreznicy ABT-874 Abbott Ludzkie przeciwcialo monoklonalne przeciwko IL-12 II Choroba Crohn’a AMG 714 (HuMax-IL15) Genmab Ludzkie przeciwcialo monoklonalne przeciw IL-15 II RZS LymphoCide (epratuzumab) Immunomedics Humanizowane przeciwcialo monoklonalne przeciw CD22 III Chloniak grudkowy; chloniak nieziarniczy HuMax-CD4 (zanolimumab) Genmab Ludzkie przeciwcialo monoklonalne przeciw CD4 II Chloniak skóry z limfocytów T; chloniak z limfocytów T Lucentis (ranibizumab) Genentech/Novartis Humanizowane przeciwcialo monoklonalne blokujace VEGF III Degeneracja plamki zóltej dna oka 2.4. Znaczenie gospodarcze biofarmaceutyków – rynek swiatowy W latach 1993 - 2002 swiatowy rynek biofarmaceutyk ów zwiekszyl sie czterokrotnie z wartosci sprzedazy 8,4 mld USD w 1993 roku do 32,4 mld USD w roku 2002 (Ryc. 1). Ryc. 1. Wartosc swiatowego rynku biofarmaceutyków w latach 1993-2002 Na wzrost ten wplynely miedzy innymi nastepujace czynniki: - znaczaca liczba corocznie rejestrowanych biofarmaceutyków, - efektywnosc terapeutyczna preparatów biofarmaceutycznych w obszarach niszowych (np. choroby nowotworowe, choroby autoimmunologiczne), - wysoka cena biofarmaceutyków innowacyjnych w porównaniu do istniejacych produktów, - ograniczona liczba „biogeneryków” na rynku. W skali swiatowej najwiekszy rynek biofarmaceutyków reprezentuje Ameryka Pólnocna (58%), a w nastepnej kolejnosci Europa (22%) i Japonia (9%). W latach 1998 - 2002 srednia szybkosc wzrostu wartosci rynku biofarmaceutyków byla znaczaco wieksza od pozosta lych farmaceutyków. Wynosila ona odpowiednio: w USA: 28,3% vs 14%, w Unii Europejskiej: 19% vs 8,5% oraz w Japonii: 5,2% vs 3,9%. W drugiej polowie 2003 roku opublikowano porównawcze dane dotyczace swiatowego rynku bialek terapeutycznych w latach 2001-2002 z uwzglednieniem poszczególnych klas farmaceutyków. Zgodnie z przeprowadzonymi analizami swiatowy rynek terapeutycznych bialek osi agnal w 2002r. wartosc 33 340 mln USD i byl wiekszy o 24% w porównaniu z rokiem 2001, w którym ogólna sprzedaz wynosila 26 881 mln USD (Tabela 7). Najwiekszy, procentowy wzrost sprzedazy w latach 2001-2002 notowano w grupie interferon ów (46%), przeciwcia l monoklonalnych (38%) i czynników stymulujacych wzrost kolonii (33%). Tabela 7. Swiatowa sprzedaz bialek terapeutycznych z wyszczególnieniem poszczególnych klas, lata 2001 – 2002 Sprzedaz, 2001 (mln USD) Sprzedaz, 2002 (mln USD) Wzrost, 2001-2002 Erytropoetyny 6 702 8 426 26 % Interferony 3 923 5 731 46 % Klasa Insuliny 3 949 4 400 11 % Przeciwciala monoklonalne 2 997 4 150 38 % Czynniki krzepniecia krwi 3 188 3 565 12 % Czynniki stymulujace wzrost kolonii 2 059 2 739 33 % Hormony wzrostu 1 652 1 703 3% Interleukiny 173 213 23 % Czynniki wzrostu 108 123 14 % Szczepionki terapeutyczne 50 68 36 % 2 080 2 222 7% 26 881 33 340 24 % Inne Ogólem Procentowy udzia l poszczególnych grup biofarmaceutyków w swiatowym rynku terapeutycznych bialek przedstawia Rycina nr 2. Erytropoetyny, interferony, insuliny i przeciwciala monoklonalne stanowily ~68% swiatowego rynku biofarmaceutyków w 2002 roku (sprzedaz w kazdej z grup powyzej 4 000 mln USD), w którym dominuj aca role stanowily erytropoetyny majace 25,3% udzia l w rynku ze sprzeda za wynoszaca 8 426 mln USD. Druga, najwieksza grupa bialek terapeutycznych pod wzgledem sprzedazy (5 731 mln USD) i procentowego udzialu w swiatowym rynku 2002 roku (17,2%) by ly interferony. W sród erytropoetyn dominowala epoetyna alfa stanowiaca 80% calkowitej sprzedazy tej grupy biofarmaceutyk ów. W grupie interferonów, dominowaly interferony alfa, których wartosc sprzedazy w 2002 roku wynosila 3 102 mln USD i byla wieksza o 72% w porównaniu z rokiem 2001. Zdecydowanie mniejszy (21%) wzrost obserwowano w grupie interferonów beta, jakkolwiek ich sprzedaz w 2002 roku osiagnela sume 2 473 mln USD i byla o ok. 25% nizsza od interferon ów alfa. Na znaczacy wzrost sprzedazy interferonów alfa w 2002 roku wplynelo wprowadzenie na rynek ich pegylowanej formy o przedluzonym okresie biologicznego póltrwania. Ogólna sprzedaz interferonów w 2002 roku wynosila 5 731 mln USD i byla o 46% wieksza w porównaniu z rokiem 2001. Byl to najwiekszy wzrost sprzedazy wsród 10 grup bialek terapeutycznych obecnych na rynku farmaceutycznym w 2002 roku. Ryc. 2. Procentowy udzial poszczególnych grup biofarmaceutyków w swiatowym rynku terapeutycznych bia lek, lata 2001 – 2002 Jednym z najszybciej rozwijajacych sie segmentów swiatowego rynku biofarmaceutycznego s a terapeutyczne przeciwciala monoklonalne, w którym dominuj aca role odgrywa Ameryka Pólnocna (81%), a w nastepnej kolejnosci Europa (16%) i Japonia (7%). W latach 1998 - 2002 notowano spektakularny wzrost sprzeda zy z wartosci oko lo 500 mln USD w roku 1998 do okolo 4 000 mln USD w 2002 roku. Wiod acymi preparatami w tej grupie biofarmaceutyków sa: infliximab (Remicade) i rituximab (Rituxan), których laczna wartosc sprzedazy w 2002 roku wynios la 2 572 mln USD. Rycina nr 3 przedstawia wartosci sprzedazy wiodacych biofarmaceutyków w latach 2001 -2003. Ryc. 3. Wartosc sprzedazy wiodacych biofarmaceutyków w latach 2001 – 2003 W maju 2004 roku opublikowano perspektywiczna analize rynku rekombinowanych bialek terapeutycznych. Zawarto w niej miedzy innymi dane dotyczace procentowego udzialu (Rycina nr 4) i wielkosci sprzedazy (Rycina nr 5) poszczególnych grup biofarmaceutyków w swiatowym rynku rekombinowanych bia lek w roku 2003 i szacunkowe dane odnoszace sie do roku 2010. Analiza nie obejmuje rynku przeciwcial monoklonalnych. W latach 2001 - 2003 swiatowy rynek bialek rekombinowanych wzrósl z wartosci 21,7 mld USD do 31,7 mld USD. Przewidywany jest dalszy wzrost do wartosci 35,8 mld USD w roku 2004 i 53 mld USD w roku 2010. (EPO - erytropoetyny; IFN - interferony; INS - insulina; CSF - czynniki stymulujace wzrost kolonii; BF - czynniki krzepniecia krwi; HT - leki hormonalne; F/PI - bialka fuzyjne/inhibitory bialek; ENZ - enzymy; IL - interleukiny; PA - tkankowe aktywatory plazminogenu; GF - czynniki wzrostu) Ryc. 4. Procentowy udzial poszczególnych biofarmaceutyków w swiatowym rynku rekombinowanych bia lek w roku 2003 i prognoza na rok 2010 (EPO - erytropoetyny; IFN - interferony; INS - insulina; CSF - czynniki stymulujace wzrost kolonii; BF - czynniki krzepniecia krwi; HT - leki hormonalne; F/PI - bialka fuzyjne/inhibitory bialek; ENZ - enzymy; IL - interleukiny; PA - tkankowe aktywatory plazminogenu; GF - czynniki wzrostu) Ryc. 5. Wartosc sprzedazy poszczególnych biofarmaceutyków w swiatowym rynku rekombinowanych bia lek w roku 2003 i prognoza na rok 2010 W 2010 roku sprzedaz erytropoetyn osi agnie wartosc powyzej 11,4 mld USD i b edzie stanowic ponad 20% og ólnego rynku lek ów rekombinowanych. Drug a grupa co do wielkosci sprzedazy (10 mld USD) i udzialu w rynku (ok. 19%) b eda interferony, a nastepnie insuliny z wartoscia sprzedazy 7,2 mld USD i 13% udzialem w rynku. Udzial tych 3 wiodacych klas leków rekombinowanych, stanowiacy w sumie ponad 62% swiatowego rynku w roku 2003 zmniejszy sie do 54% w roku 2010. Przewiduje sie, ze najszybciej rosnaca grupa biofarmaceutyków beda bialka fuzyjne/inhibitory bialek, których sprzedaz w 2010 roku, w porównaniu z rokiem 2003 (1,9 mld USD), bedzie trzykrotnie wyzsza i osiagnie wartosc 6,1 mld USD, a ich udzial w rynku wzro snie z 6 do 12%. Zdaniem analityków zajmujacych sie rynkiem przeciwcial monoklonalnych, w latach 2004 - 2008 nastapi ponad 3-krotny wzrost udzialu tych preparatów w rynku biofarmaceutyków. Jakkolwiek z punktu widzenia zastosowan terapeutycznych glówna dziedzina medycyny dla stosowania przeciwcia l monoklonalnych bedzie nadal onkologia, z roku na rok rosnie ich rola, glównie w terapii chorób immunologicznych o podlozu zapalnym, a ponadto w transplantologii, w terapii astmy i stwardnienia rozsianego. 3. Analiza w zakresie produkcji biotechnologicznej leków w Polsce 3.1. Stan obecny W Polsce, pomijaj ac wytwarzanie erytromycyny droga klasycznej fermentacji, jest produkowany jedyny biofarmaceutyk – biosyntetyczna insulina ludzka. W 2000 roku w Instytucie Biotechnologii i Antybiotyków oraz w firmie Bioton S.A. opracowano technologie wytwarzania rekombinowanej insuliny ludzkiej - substancji aktywnej i form leku – oraz wdro zono ja do praktyki przemyslowej. Podstaw a produkcji jest szczep Escherichia coli zawierajacy plazmid z fragmentem DNA kodujacym zmodyfikowany prekursor ludzkiej insuliny. Syntetyzowane w E. coli bialko fuzyjne – mini-pre-mini-proinsulina – w postaci cialek inkluzyjnych poddaje sie foldingowi, a nastepnie modyfikuje bezwodnikiem cytrakonowym, przeksztalca sie za pomoc a trypsyny i oczyszcza sie za pomoca chromatografii jonowymiennej. Oczyszczony peptyd poddaje sie obróbce, polegajacej na odlaczeniu modyfikujacych lizyny grup acylowych. Po tym etapie stosuje sie nastepne oczyszczanie przez chromatografie kolumnow a. Preparat jest nastepnie poddawany transformacji enzymatycznej, po czym powstaje rekombinowana insulina, identyczna z hormonem wytwarzanym w ludzkiej trzustce. Preparat jest oczyszczany ostatecznie przez wytracenie surowej insuliny i nastepnie droga preparatywnej chromatografii wysokocisnieniowej (HPLC). W koncu bialko krystalizuje sie i suszy pod próznia w warunkach zapewniajacych apyrogennosc i czysto sc mikrobiologiczna produktu. Opracowano technologie wytwarzania form farmaceutycznych insuliny w fiolkach (40 i 100 i.u./ml.) i wkladach do wstrzykiwaczy (100 i.u./ml.): - insuliny szybkodzialajacej – Gensulin R – w postaci roztworu, - insuliny o przedluzonym dzialaniu - Gensulin N - w postaci zawiesiny kompleksu protaminowego, insulina NPH, izofanowa, - mieszanek roztworu i insuliny NPH – Gensulin M 10, M 20, M 30, M 40 i M 50 - o posrednim czasie dzialania. Otrzymana rekombinowana insulina ludzka ma czystosc przewyzszajaca 99%. Wraz z technologi a w skali przemyslowej opracowano wyczerpuj aco analityczne metody kontroli wewnatrzprocesowej oraz fizykochemiczne, mikrobiologiczne i biochemiczne metody kontroli jako sci. Otrzymane preparaty rekombinowanej insuliny ludzkiej spe lniaja wymagania Farmakopei Europejskiej oraz zaostrzone wymagania wewnetrzne. Porównawcze badania analityczne, stabilnosci oraz toksykologiczne, farmakologiczne i kliniczne wykaza ly, ze GENSULIN ? jest lekiem bezpiecznym i r ównowaznym lekom dopuszczonym do stosowania. Polska insulina ludzka w pelni odpowiada dostepnym na rynku preparatom insuliny ludzkiej renomowanych firm farmaceutycznych. 3.2. Wplyw na gospodarke kraju Efekty wdrozenia produkcji i uruchomienia sprzedazy nowego biofarmaceutyku dla gospodarki kraju skladaja sie z podatków, zwiazanych z prowadzeniem dzialalnosci przez nowego producenta i zmniejszenia wydatków budzetu Panstwa, wynikajacego z obnizenia ceny tych, na ogól refundowanych leków oraz, i przede wszystkim, dzieki zwiekszonemu dostepowi do leków z trudnego do obliczenia na gruncie powstajacej dopiero farmakoekonomiki obnizenia wysokosci kosztów leczenia powik lan schorzen nieleczonych lub niedostatecznie leczonych innymi lekami. Skutki spo leczne to powiekszenie dostepu do leków, rozwój krajowego przemyslu oraz integracja srodowiska biotechnologicznego i powiazanie go z przemyslem krajowym. 3.2.1. Wartosc dodana (specyfika) Niezwykle wysoka wartosc dodana wynikajaca z uruchomienia produkcji sklada sie z wielu elementów; ponizej podano je na przykladzie biosyntetycznej insuliny ludzkiej GENSULIN ? : 1. zmniejszenie wydatk ów Budzetu Panstwa wynikajace z obnizenia ceny leku w 100% refundowanego, 2. przychody Budzetu Panstwa z tytulu podatków zwiazanych z prowadzeniem dzialalnosci gospodarczej przez krajowego producenta insuliny ludzkiej oraz podatku dochodowego nowozatrudnionych pracownik ów, 3. wplywy dewizowe z tytulu eksportu tego leku oraz pozytywny wplyw na bilans platniczy Panstwa poprzez zmniejszenie wydatków dewizowych na import insuliny ludzkiej, 4. obnizenie wysokosci kosztów leczenia cukrzycy przez eliminacje powiklan zwiazanych ze stosowaniem insuliny (efekt farmakoekonomiczny mozliwy do obliczenia), 5. skutki spoleczne (efekty niemierzalne), jak np.: - zwiekszony dostep do nowoczesnych leków oraz rozwój terapii i ochrony zdrowia, - postep techniczny w innowacyjnej gospodarce i rozwój krajowej biotechnologii poprzez prze lamanie wysokiej bariery technologii „high tech ”, - pozytywny efekt dla przedsiebiorstw uczestniczacych w produkcji, - pozytywny efekt dla regionu – m.in. poprawa warunków socjalnych ludnosci zamieszkujacej w poblizu zakladu produkcyjnego, - pozytywny wplyw na rynek pracy poprzez zmniejszenie bezrobocia w rejonie lokalizacji producenta polskiej insuliny. Dla wykazania wymiernego znaczenia uruchomienia tego biofarmaceutyku przeprowadzono projekcje oszczednosci Budzetu Panstwa, wynikajaca z uruchomienia krajowej produkcji tanszego leku. Na podstawie wstepnej kalkulacji z poczatków 2000 roku szacowano, ze preparaty rekombinowanej insuliny ludzkiej wyprodukowane w wyniku realizacji projektu beda o ok. 20 - 30% tansze od preparatów dostepnych wówczas na rynku. W przypadku insulin pelny koszt ich stosowania ponosi budzet panstwa, a wiec kazda obni zka ceny na insuliny ma istotny wplyw na udzial kosztów insulin w refundacji leków. W 1996 roku ten udzial wynosil 8,2% wszystkich wydatków budzetu na leki, obecnie juz przeszlo 10%. Nalezy zaznaczyc, ze omawiane przedsi ewziecie objelo uruchomienie produkcji asortymentu pokrywajacego blisko 100% krajowej sprzedazy insuliny ludzkiej. Nie ulega watpliwosci, ze oprócz wahan kursowych, to m.in. w wyniku zblizajacego sie wprowadzenia krajowej insuliny na rynek polski, ceny realne zagranicznych preparat ów tego leku obnizyly sie juz w maju 2000 roku o okolo 14% i w maju 2001 roku o okolo 9%, natomiast po wdrozeniu krajowej insuliny oraz wprowadzeniu cen urzedowych i limitów dla Gensulin ® we wrzesniu 2001 roku nastapila kolejna obnizka o okolo 5%. W 2002 roku dwukrotnie obni zono cene urzedowa Gensulin, lecz za drugim razem, wobec sprzeciwu konkurencyjnych firm farmaceutycznych, ustalono dwa limity cenowe refundacji insuliny ludzkiej – nizszy dla krajowej i wyzszy dla zagranicznej. Dopiero pod koniec 2003 roku Minister Zdrowia ustanowil jednolity limit refundacji, co oznacza lo wówczas narastajaco oszczednosc budzetu w wysokosci przeszlo 130 mln zl oraz rozpocz ecie oszczedzania 130 mln zl rocznie. W 2004 roku Spólka Bioton zlozyla wniosek o kolejne obnizenie ceny Gensulin® (za opakowanie 5 wkladów po 3 ml). Z dniem 1.02.2005r. cena Gensulin i limit refundacji wynosi 100,50 zl, co umozliwia zmniejszenie refundacji przez Budzet Panstwa w wysokosci ok. 200 mln zl rocznie, a skumulowane oszczednosci wyniosly do lutego 2005 roku blisko 300 mln zl, co przedstawiono w poni zszej tabeli. Obliczenia przeprowadzono dla sta lej sprzedazy w wielkosci 2000 roku, podczas gdy w rzeczywisto sci wzrasta ona o ok. 5% rocznie oraz stalej wartosci PLN wobec dewiz z 2000 roku, co oznacza realny, dodatkowy wzrost oszczednosci budzetu. 3.3. Realne mozliwosci rozwoju w kraju Kluczowe znaczenie dla dalszego rozwoju tej galezi biotechnologii w Polsce ma wdrozenie do produkcji i sprzedazy rekombinantowej insuliny ludzkiej. Zdobyte doswiadczenie powinno procentowac w nowych opracowaniach. 3.3.1. Baza materialna: przemyslu, nauki, zaplecze logistyczne Wedlug szacunkowych ocen (brak jest danych statystycznych) polski przemysl biofarmaceutyk ów jest na bardzo wstepnym etapie rozwoju. Jedynym przedsiebiorstwem (duzym) jest BIOTON S.A., pare innych firm planuje zamiar uruchomienia produkcji leku biosyntetycznego. Uzyskane doswiadczenia juz sa wykorzystywane przez Instytut Biotechnologii i Antybiotyków oraz firme Bioton przy wdrozeniach do produkcji ludzkiego hormonu wzrostu oraz interferonów alfa i gamma. Bialka te, tak jak produkowana obecnie insulina ludzka, maj a byc wytwarzane przez bakterie Escherichia coli transformowane wektorami ekspresyjnymi zawierajacymi odpowiednio modyfikowane geny ludzkich bialek. Wdrozenie do produkcji wymienionych bialek powinno uniezaleznic polski rynek farmaceutyczny od obcych dostaw i doprowadzic do oszczednosci rzedu kilkudziesieciu – kilkuset milionów zl rocznie. Oceny te sugeruja, ze dzi eki w lasnej produkcji za ta sama cene bedzie mozna leczyc wieksza ilosc pacjentów. Mo zna tez bedzie stworzyc kilkadziesiat nowych miejsc pracy. W Polsce istnieje znaczacy potencjal badawczy w zakresie biotechnologii i powinien on zosta c optymalnie wykorzystany dla rozwoju polskiej gospodarki. Rozwiniety jest potencjal B+R, a w szczególnosci prowadzone na wysokim poziomie badania podstawowe. Zaawansowana jest równiez dzialalnosc dydaktyczna w zakresie biotechnologii na wszystkich etapach ksztalcenia. 3.3.2. Zasoby ludzkie Pomimo intensywnej edukacji i kszta lcenia naukowców, bardzo ograniczona jest w Polsce liczba specjalistów biegle znajacych przemyslowe aspekty technologii biofarmaceutyków oraz zasady prowadzenia prac badawczych i rozwojowych w tym zakresie, jak równiez regulacji obejmujacych zasady przeprowadzania badan dla rejestracji tych lek ów. 4. Pozadane/oczekiwane kierunki rozwojowe w Polsce 4.1. Glówne kierunki badawcze i technologiczne 4.1.1. Wykorzystanie badan podstawowych niezb ednych dla rozwoju nowoczesnych technologii, w tym wyodrebnienie kierunków badan o mozliwym zastosowaniu w gospodarce Wdrozenie do produkcji ludzkiego hormonu wzrostu i interferonów alfa i gamma sprawi, ze zostan a w miare doglebnie opanowane problemy zwiazane z otrzymywaniem róznych ludzkich bialek w E. Coli na skale przemyslowa. Wysoka wartosc dodana i efekty ekonomiczne osiagniete z uruchomienia produkcji rekombinowanej insuliny ludzkiej wskazuj a na celowosc rozwoju w Polsce wytwarzania biofarmaceutyków w oparciu o biosynteze w E. Coli i przebiegajacych z dalszym procesowaniem bialkowego produktu. Z cala pewno scia, w miare nabywanych doswiadcze n, nalezy rozpoczyna c prace od leków juz poznanych (biosimilar) i przechodzi c do innowacyjnych. Drugim kierunkiem badan, prowadzacych w przyszlosci do kolejnego postepu w dziedzinie produkcji biofarmaceutyków i koniecznie wymagajacym wyodrebnienia jest wytwarzanie tych bialek i peptydów przy u zyciu hodowli kom órkowych. 4.1.2. Produkty (wskazanie konkretnych produktów i ich znaczenie) Wskazanymi produktami sa leki o duzym potencjale rynkowym (blockbusters); sa nimi, jak wykazano powyzej insulina, erytropoetyna, interferony czy przeciwciala monoklonalne. W kazdym przypadku to przysz ly producent musi decydowac o wyborze leku z uwzglednieniem specyfiki wytwarzania i dystrybucji. W planach nalezy uwzgl ednic dwa okresy, w których wygasaj a patenty na znane leki biosyntetyczne: - Pierwszy – do roku 2007, obejmujacy EPO (2005), insuliny (2005), G-CSF (2006), Czynnik krzepniecia VIII, GH, HBsAg, INFalfa i INFbeta, - Drugi – powyzej roku 2010, obejmujacy Pegylowane formy INFalfa, G-CSF i EPO (2014), inhibitory TNF, analogi insulin i EPO, nowe wskazania dla GM-CSF i G -CSF (2015), przeciwcia la monoklinalne. 5. Uwarunkowania realizacji rozwoju Najwiekszym ograniczeniem w realizacji projektów uruchamiania produkcji biofarmaceutyków sa trudne procedury ich rejestracji, nalezy jednak rozróznic proces rejestracji innowacyjnego leku biotechnologicznego od biofarmaceutyku juz stosowanego w lecznictwie. Zgodnie z prawem Unii Europejskiej leki bedace preparatami biotechnologicznymi podlegaja scentralizowanej procedurze rejestracyjnej (Centralized Procedure). Zgodnie z nia kazdy lek biotechnologiczny jest traktowany jak preparat innowacyjny i od wytwórcy staraj acego sie o dopuszczenie do obrotu wymagane jest przedstawienie organowi rejestrujacemu, w tym wypadku EMEA (European Agency for the Evaluation of Medicinal Products), pelnej dokumentacji rejestracyjnej. Wedlug polskich i europejskich przepisów w sklad pelnej dokumentacji leku innowacyjnego, oprócz czesci chemicznej i farmaceutycznej powinny wchodzic odpowiednio zaplanowane i przeprowadzone badania przedkliniczne, prowadzone w laboratoriach posiadajacych certyfikat GLP i badania kliniczne, prowadzone zgodnie z GCP (badania na których opiera sie rejestracj e (tzw. „pivotal studies”) dodatkowo winny spelniac wysokie wymagania stawiane przez EBM – Evidence Based Medicine - randomizowane, podwójnie slepe, kontrolowane z uzyciem placebo lub leku referencyjnego); Pelna dokumentacja rejestracyjna powinna zawiera c równiez zestawienie i ocen e zaobserwowanych dzia lan niepozadanych, stwierdzonych po wprowadzeniu do obrotu produktu leczniczego w innych krajach. Ostatnio jednak europejskie wladze ustawodawcze i rejestracyjne poczynily pewne ustepstwa na rzecz biotechnologicznych preparat ów dawno znanych i gruntownie przebadanych substancji biologicznych. Wydano odpowiednie wytyczne upraszczajace scentralizowana procedure rejestracyjn a. Przygotowywane wytyczne (CPMP/BWP/3207/00 Note for Guidance on Comparability of Medicinal Products containing Biotechnology-Derived Proteins as Drug Substance. Annex on Non-clinical and Clinical Considerations - draft 2003) obejmuja przypadki zmian porejestracyjnych w dokumentacji leków biotechnologicznych, zaaprobowanych wedlug dotychczasowych przepis ów, a takze procedury badawcze dla leków wykazujacych podobienstwo do juz obecnych na rynku farmaceutycznym („products claimed to be similar to another one already marketed”). Problem ten pojawil sie wczesniej w dokumencie FDA - Guidance Concerning Demonstration of Comparability of Human Biological Products, Including Therapeutic Biotechnology-derived Products (CBER/CDER, April 1996), a ostatnio r ówniez w Dyrektywie 2003/63/EC, która podaje m.in. definicje „similar biological medicinal products”. Produkt bedacy odpowiednikiem innego, obecnego na rynku (tzw. „bio-similar product”) nie musi podlegac pelnej ocenie jakosci, efektywnosci i bezpieczenstwa. W zwiazku z tym nie jest konieczne powtarzanie wszystkich badan niezbednych przy rejestracji innowacyjnego preparatu. Zaaprobowana niedawno wytyczna CPMP (komitet naukowy europejskiej agencji EMEA): „Guidance on comparability of medicinal products containing biotechnology-derived proteins as drug substance (Non-clinical and Clinical issues)” (EMEA/CPMP/3097/02), zawiera wytyczne dotyczace prowadzenia bada n przedklinicznych i klinicznych produktów, w sklad których wchodza znane substancje otrzymywane droga biotechnologiczn a. Zgodnie z ta wytyczna, porównanie preparatu opracowanego z preparatem obecnym na rynku, we wstepnym etapie musi opierac sie na porównaniu w lasciwosci chemiczno-farmaceutycznych i ocenie aktywnosci in vitro . Wykrycie istotnego podobie nstwa pozwala na przeprowadzenia dalszych badan przedklinicznych i klinicznych w ograniczonym zakresie. Wedlug powyzszych dokumentów zakres badan przedklinicznych i klinicznych „odtwórczego” leku biotechnologicznego moze zostac ograniczony w odpowiednich przypadkach i w ponizej okre slonych warunkach: - Obligatoryjna centralna procedura dopuszczania do obrotu (CP); - Wymagane uzyskanie tzw. scientific advice, co oznacza koniecznosc podjecia dyskusji z przedstawicielami agencji rejestrujacej (EMEA) na wczesnym etapie rozwoju produktu; - Poniewaz informacje standardowo uzywane w procesie rejestracyjnym leków generycznych (essentially similar) nie pozwalaja na stwierdzenie podobienstwa miedzy dwoma preparatami biologicznymi, powinny zostac wykonane dodatkowe badania, w tym szczególnie przedkliniczne testy toksykologiczne i badania opisuj ace profil kliniczny leku; konieczne wykazanie podobienstwa z lekiem referencyjnym zarówno na poziomie substancji aktywnej i produktu; - Opracowanie dokumentacji leku biogenerycznego – technicznie takie samo jak dla nowego biofarmaceutyku (konieczne wszystkie modu ly CTD, w tym moduly 1 - 3 identyczne, jak dla nowego leku biotechnologicznego); - Dokumentacja rejestracyjna nie mo ze ograniczac sie do modulów 1 - 3 CTD i badan biorównowaznosci; - Konieczne jest specyficzne podejscie biosimilar oparte na badaniach porównawczych na kazdym etapie prac rozwojowych; - Tryb postepowania, w tym rodzaj i zakres badan przed- i klinicznych jest niestandardowy, na podstawie indywidualnie rozpatrywanych przypadków (case-by-case), uzale znionych od wyników wcze sniejszych badan analitycznych i nieklinicznych, zgodnie z odpowiednimi szczególowymi wytycznymi. Spelnienie tych wymagan oznacza utrudnione planowanie kosztów i granic czasowych oraz znaczace wydatki na wstepnym etapie – szczególnie trudnych dla ma lych i srednich przedsi ebiorstw. Oznacza to, wraz z konieczno scia podejscia globalnego do sprzedazy leku, gdyz rynek lokalny nie gwarantuje zwrotu nakladów, celowosc przeprowadzania ko ncowych etapów projektów – badan przedklinicznych i klinicznych, rejestracji – przez duze, wyspecjalizowane przedsi ebiorstwa. Jednocze snie pierwsze etapy – technologia od skali laboratoryjnej do pilotowej, dokumentacja chemiczna i farmaceutyczna mo ze i powinna byc opracowywana w specjalistycznych osrodkach badawczych lub MiSP. Innego typu uwarunkowaniem jest organizacja projektów i ich powiazanie z gospodarka mechanizmy gospodarcze sprzyjaj ace wykorzystaniu wlasnych nowoczesnych technologii sa wysoce niewystarczaj ace, chociaz Ustawa z dnia 29 lipca 2005 roku o niektórych formach wspierania dzialalnosci innowacyjnej (Dz. U. Nr 179, poz. 1484) jest pierwszym i milowym krokiem w tym kierunku. Potrzebna jest intensyfikacja dzialan zmierzajacych do utworzenia SYSTEMU KOMERCJALIZACJI osi agniec biotechnologii oraz wykorzystania najbardziej zaawansowanych przedsi ewziec badawczo-wdrozeniowych. Wobec braku spójnych rozwiazan praktycznych, istniejacych, dzialajacych i uruchamiajacych sprz ezenie zwrotne pomiedzy nakladami na nauki biotechnologiczne oraz efektami ich wykorzystania praktycznego, utworzenie jasnego, prostego, przejrzystego i funkcjonujacego systemu jest zadaniem glównym i kluczowym dla perspektyw rozwoju biotechnologii w Polsce. Powinien to byc system utworzony przez profesjonalistów. System winien byc logiczny, wyzwalaj acy inicjatywe srodowiska, uwzgledniajacy specyfike biotechnologii i zapewniajacy koordynacje oraz wspóldzialanie wszystkich organizacji bioracych udzia l w tym procesie. Dodatkowo w otoczeniu tego systemu nie moga funkcjonowac (zawsze znacznie sprawniejsze) mechanizmy preferencji pozamerytorycznych, partykularnych lub korupcyjnych, jak ma to miejsce w zastraszajacym stopniu m.in. w dystrybucji leków i materialów medycznych. System ten powinien objac sfere wdrozen osiagniec wszystkich nauk, niemniej jednak celowe jest rozpoczecie od biotechnologii ze wzgledu na jej wage w rozwoju nowoczesnej gospodarki. 6. Wnioski i podsumowanie; sugestie najszybciej daj acych si e zrealizowac projektów B+R 6.1. Wnioski i podsumowanie 1. Leki nowoczesnej biotechnologii sa wyjatkowo innowacyjnymi produktami, generujacymi niezwykle wysoka wartosc dodana i przyczyniajacymi sie do znaczacej poprawy i ochrony zdrowia spoleczenstw. 2. Skuteczne badania aplikacyjne nad technologiami tych leków leza calkowicie w mozliwosciach polskiego B+R oraz sa w stanie generowac zainteresowanie badan podstawowych w tym zakresie. 3. Badania podstawowe w zakresie nowych leków i nowych metod leczenia prowadza do znacznego postepu w medycynie i ochronie zdrowia. 4. Intensyfikacja krajowych badan aplikacyjnych w zakresie opracowywania technologii, wdrozen i uruchamiania produkcji nowoczesnych leków biotechnologicznych jest skutecznym srodkiem do zwiekszenia konkurencyjnosci gospodarki, przynoszacym wszelkie korzysci ekonomiczne, spoleczne i naukowe. 5. Potrzebna jest intensyfikacja dzialan zmierzaj acych do utworzenia SYSTEMU KOMERCJALIZACJI osi agniec biotechnologii oraz wykorzystania najbardziej zaawansowanych przedsi ewziec badawczo-wdrozeniowych. Wobec braku spójnych rozwiazan praktycznych, istniej acych, dzialajacych i uruchamiajacych sprzezenie zwrotne pomiedzy nakladami na nauki biotechnologiczne oraz efektami ich wykorzystania praktycznego, utworzenie jasnego, prostego, przejrzystego i funkcjonujacego systemu jest zadaniem glównym i kluczowym dla perspektyw rozwoju biotechnologii w Polsce. Powinien to by c system utworzony przez profesjonalistów. System winien byc logiczny, wyzwalaj acy inicjatywe srodowiska, uwzgledniajacy specyfike biotechnologii i zapewniajacy koordynacj e oraz wsp óldzialanie wszystkich organizacji bioracych udzia l w tym procesie. System ten nie powinien byc ograniczony do malych i srednich przedsiebiorstw ze wzgledu na koniecznosc angazowania znacznych nakladów, którym moga sprostac duze przedsi ebiorstwa. 6. Potrzebne sa zmiany w ocenie osi agniec badawczych opartych na istotnych wdrozeniach w zakresie badan aplikacyjnych, opracowania technologii i uruchamiania produkcji nowoczesnych leków biotechnologicznych; instytutowi, który zainicjowal i zrealizowal projekt rekombinowanej insuliny ludzkiej Komitet Badan Naukowych – Ministerstwo Nauki nie zmienilo ani kategoryzacji, ani nie podwyzszylo powyzej 6% wysokosci dofinansowania badan statutowych. 6.2. Zaawansowane projekty biofarmaceutyków 6.2.1. Leki o strukturze bia lkowej 6.2.1.1. Hormon wzrostu Ludzki hormon wzrostu (hGH) jest heterogennym polipeptydem sk ladaj acym sie z 191 aminokwas ów o masie czasteczkowej 22 kDa, z dwoma miedzy lancuchowymi mostkami disiarczkowymi. Hormon wzrostu jest wytwarzany w przednim placie lub w gruczolowej czesci przysadki w ciagu calego zycia osobniczego, w najwiekszej ilosci w czasie okresu dorastania. Jakkolwiek mechanizm dzialania hormonu wzrostu nie jest jeszcze calkowicie wyjasniony, wiadomo, ze powoduje on proliferacje komórek i transkrypcje genów, stymuluje retencje azotu i syntez e kwasów nukleinowych i bialek, a takze wplywa na metabolizm weglowodanów i stymuluje lipoliz e. Hormon wzrostu dziala poprzez interakcje z receptorami zlokalizowanymi w blonach komórek watroby, nerek, tkanki lacznej, miesni i koscca. Ludzki hormon wzrostu jest stosowany w leczeniu pewnych form karlowatosci spowodowanej niedoborem tego hormonu, w terapii otylosci i w gojeniu ran i oparzen. Poniewaz tylko ludzki hormon wzrostu moze byc stosowany do leczenia zaburze n wzrostu u ludzi, wystepuje duze zapotrzebowanie na ten zwiazek. Do niedawna jedynym zródlem hGH by ly przysadki zw lok, z których hormon byl izolowany z zastosowaniem drogich i skomplikowanych technologii. Znane sa równiez metody wytwarzania hGH przez fermentacje z uzyciem organizmów transformowanych technika rekombinacji DNA. Na polskim rynku zarejestrowane s a nastepujace preparaty hormonu wzrostu, zawierajace ludzka somatotropin e wyprodukowana na bazie technologii rekombinowanego DNA: GENOTROPIN produkowany przez firm e Pharmacia&Upjohn, HUMATROPE – firmy Eli Lilly, NORDITROPIN PenSet firmy Novo Nordisk, ZOMACTON firmy Ferring i SAIZEN firmy Serono. Uzyskany w technologii inzynierii genetycznej rekombinowany ludzki hormon wzrostu, identyczny z naturalnym GH, dziala anabolicznie, bierze udzial w przemianie mineralnej, tluszczowej i po srednio takze w weglowodanowej. Stosowany u dzieci w leczeniu karlowatosci spowodowanej niedostatecznym wydzielaniem hormonu wzrostu oraz w przebiegu zespolu Turnera i przewleklej niewydolnosci nerek. Somatotropina u dzieci z niezarosnietymi nasadami kosci d lugich pobudza wzrost i przyspiesza tempo wzrastania. U doroslych niedobór hormonu wzrostu objawia sie m.in. zmian a masy miesniowej na t luszczow a, otyloscia, spadkiem masy kostnej, a takze depresja, czemu przeciwdziala substytucja GH. Hormon dziala diabetogennie i diuretycznie. Przyspiesza ziarninowanie i gojenie sie ran. Biodostepnosc podanego podskórnie GH wynosi 80%, a maksymalne stezenie w krwi uzyskuje po 5 h od iniekcji. T0,5 wynosi 4 h. Wskazania: karlowatosc spowodowana niedostatecznym wydzielaniem hormonu wzrostu lub wystepujaca w przypadku zaburze n rozwoju gonad, przede wszystkim w zespole Turnera. Karlowatosc u dzieci w okresie przedpokwitaniowym, chorujacych na przewlekla niewydolnosc nerek. Niedobór hormonu wzrostu u doros lych. 6.2.1.2. Interferony Naturalnie wystepujace interferony (alfa, beta i gamma) s a bialkami o wlasciwosciach przeciwrozrostowych, przeciwwirusowych i immunomodulujacych, syntetyzowanymi przez komórki ukladu immunologicznego ssaków. Interferony alfa i beta zaliczane s a do interferonów typu I, a interferon gamma do interferonów typu II. W lasciwosci tych cytokin sprawily, ze znalazly one zastosowanie w leczeniu szeregu chorób. Rozwój techniki rekombinacji DNA otworzy l droge do otrzymywania tych substancji w duzych ilosciach w komórkach bakteryjnych, co spowodowalo znaczny wzrost zainteresowania zastosowaniem tych leków w terapii. Naturalnie wystepujace interferony alfa (INF-? ) stanowia grupe 23 bialek o ciezarze czasteczkowym pomiedzy 19 i 20 kDa. Preparaty stosowane w terapii stanowia mieszanine wysoko oczyszczonych bialek uzyskanych z odpowiednio prowadzonej hodowli komórkowej lub sa scisle zdefiniowanym bia lkiem otrzymanym droga inzynierii genetycznej. Interferon alfa znalazl zastosowane w leczeniu zakaznych chorób wirusowych oraz róznych rodzaj ów nowotworów zlosliwych, mielodysplazji i chorób autoimmunologicznych. Terapie IFN-? stosuje sie w chorobach o ciezkim przebiegu. Nawet stosunkowo niski procent wyleczenia stanowi sukces, bowiem nie ma alternatywnego leczenia zachowawczego w tego typu patologiach. Farmakopea Europejska 2001 dopuszcza do stosowania w lecznictwie preparaty interferonu alfa o scisle okre slonej charakterystyce. Na rynku polskim znajduja sie trzy preparaty interferonu alfa. Preparat WELLFERON produkowany przez firme Glaxo Wellcome, naturalny ludzki interferon limfocytarny otrzymywany jest z ludzkich kom órek linii limfoblastycznej indukowanych wirusem Sendai. Stanowiaca mieszanine róznych podtypów INF-? , wysoce oczyszczona substancja, wykazuje dzia lanie przeciwwirusowe i przeciwnowotworowe. Przy uzyciu tego preparatu leczy si e choroby rozrostowe i nowotwory hematologiczne: bialaczki wlochatokomórkowej i przewleklej bialaczki szpikowej. Jest tez skuteczny w leczeniu przetrwalego aktywnego zapalenia w atroby wywolanego wirusem HBV. W typowych wskazaniach najczesciej lek podaje sie domiesniowo lub podskórnie od 2-36 mln j.m./m2 powierzchni ciala/dobe. Leczenie INF-? trwa od kilku miesiecy do kilku/kilkunastu lat. W lasciwosci naturalnego ludzkiego interferonu ? posiadaja równiez zwiazki otrzymane droga inzynierii genetycznej. Farmakopea Europejska 2001 przewiduje stosowanie w lecznictwie dwóch typów rekombinowanego interferonu ? rózniacych sie reszta aminokwasow a w pozycji 23 czasteczki (interferon ? 2a – lizyna; interferon ? 2b – arginina). Preparat INTRON A produkowany przez firme Schering-Plough jest to rekombinowany, ludzki interferon ? 2b o dzialaniu przeciwnowotworowym, przeciwwirusowym i immunomodulujacym. Dzialania te leza u podstaw efektu terapeutycznego. Preparatem tym leczy si e przewlek le zapalenie w atroby typu B (dorosli z ustabilizowana choroba watroby i obecnym HBsAg we krwi od co najmniej 6 miesi ecy, u których nastapila replikacja HBV oraz z podwyzszonym poziomem ALAT), przewlek le zapalenie watroby typu C (zmniejszenie progresji choroby u doros lych z podwyzszona aktywnoscia enzymów watrobowych, bez cech dekompensacji czynno sci watroby), bialaczke wlochatokomórkowa i przewlek la bialaczke szpikowa. Wskazaniem do stosowania interferonu ? 2b jest równiez miesak Kaposiego zwiazany z AIDS, czerniak zlosliwy (leczenie uzupe lniajace po radykalnym leczeniu chirurgicznym) i klykciny konczyste nie reaguj ace na inne sposoby leczenia. Preparat ROFERON A produkowany przez firm e Roche rekombinowany interferon ? 2a (IFN ? 2a) ma wlasciwosci naturalnego ludzkiego interferonu. Wywiera dzialanie przeciwwirusowe poprzez wywolywanie w komórkach opornosci na zakazenie wirusami oraz modulowanie odpowiedzi ukladu immunologicznego w celu lepszej neutralizacji wirusów i eliminacji zakazonych komórek. Wskazania stosowania preparatu i jego dawkowanie podobne jak w przypadku inteferonu ? 2b: bialaczka wlochatokomórkowa, chloniak skórny T-komórkowy, przewlek la bialaczka szpikowa, chloniaki nieziarnicze o niskiej z losliwosci, miesak Kaposiego w przebiegu AIDS, czerniak zlosliwy, przewlek le wirusowe zapalenie watroby typu B i C. Wydaje si e, ze umiejetnosci polskich biotechnologów sa calkowicie wystarczaj ace do wyprodukowania rekombinowanego interferonu beta. Wdrozenie tego leku bia lkowego do produkcji i sprzeda zy jest bardzo wazne dla kilkudziesi eciu tysiecy pacjentów cierpiacych na stwardnienie rozsiane. Takze i w tym przypadku powinny wystarczyc umiejetnosci otrzymywania obcych bialek w E coli. Glównym wskazaniem interferonu beta jest stwardnienie rozsiane (SM), stanowiace bardzo powazny problem, zarówno epidemiologiczny, jak i terapeutyczny. Na SM cierpi w Polsce, wg róznych szacunk ów, 40 000 – 60 000 osób. Nie ma skutecznej terapii - leczenie stwardnienia rozsianego interferonem beta daje jednak najwieksza poprawe u chorych na nawracajacopostepujace i wtórnie ustepujace SM. Z przeprowadzonych kontrolowanych prób wynika, ze IFN beta 1-b zmniejsza czestosc rzutów o okolo 30% w okresie pieciu lat. Czestosc silnych ataków zmalala do 50%. Dane z badan MRJ (Magnetyczny Rezonans Jadrowy) daly podobne rezultaty zmniejszenie nowych zmian wskazujacych na aktywnosc choroby o 70 - 85% oraz mniejsza akumulacje wszystkich zmian. Stwierdzono takze, ze im wieksza dawka byla podana, tym znaczniejszy byl efekt. Roczny koszt terapii interferonem beta wynosi okolo 50 000 zl. Leczenie trwa minimum 2 lata, zas wielu specjalistów uwaza, ze powinno byc kontynuowane do konca zycia. Dramatyczny przebieg choroby sprawia, ze srodowiska zwiazane z chorymi na SM wszelkimi mozliwymi kana lami staraj a sie pozyska c pieniadze na pokrycie kosztów terapii. W 1999 roku na polskim rynku pojawil sie pierwszy preparat interferonu beta. Pomimo wielu nacisków lek ten nie zosta l wlaczony przez Ministerstwo Zdrowia do refundacji w ramach procedur wysokospecjalistycznych. Powody byly dwa: niska skutecznosc terapeutyczna leku oraz wysoki koszt terapii. Obliczono wówczas, ze jezeli leczeniem zostali by objeci wszyscy chorzy na SM, budzet panstwa ponióslby wydatek rz edu 2 mld z l. Tymczasem caly budzet przeznaczony na pokrycie kosztów procedur wysokospecjalistycznych wynosil wtedy 679 mln zl. Nizsza cena interferonu beta zwiekszy farmakoekonomiczna wartosc leku, pozwoli na refundacje tego leku i w znaczacy sposób poprawi sytuacje pacjentów, zwiekszy mozliwosci prowadzenia terapii, a w efekcie zdrowie spo leczenstwa. Z dotychczasowych doswiadczen IBA i Biotonu przy uruchamianiu produkcji zaawansowanych technologicznie leków wynika, ze calkowicie realne jest znaczace (o 40 - 65%) obnizenie ceny krajowego leku w stosunku do zagranicznych; dotyczy to takze leków biotechnologicznych. 6.2.1.3. Oryginalne – analog insuliny ludzkiej o przedluzonym dzialaniu hipoglikemizujacym Celem projektu jest wytworzenie i zbadanie przydatnosci zmodyfikowanej rekombinowanej insuliny ludzkiej do otrzymywania preparat ów o przed luzonym dzialaniu dla terapii przeciwcukrzycowej. Cukrzyc a, uznana za jedna z glównych chorób spolecznych, okre sla sie liczna grupe chorób i zaburze n metabolicznych o odrebnej etiologii, najczesciej wynikaj acych z niedoboru insuliny w organizmie. Podawanie egzogennej insuliny powinno nasladowac naturalny sposób wydzielania tego hormonu: silny w czasach posilków i s laby, o stalym poziomie, w pozostalych okresach. Dla osiagniecia efektu przedluzonego dzialania niektóre preparaty zwyklej insuliny ludzkiej zawieraja specyficzne dodatki, np. rózne ilosci jonów cynku lub protaminy, tworzacych z insulina nierozpuszczalne kompleksy, z których stopniowo uwalnia sie aktywny hormon. Stosunkowo krótki czas dzialania tych leków i farmakokinetyka z wyraznym maksimum wydzielania hormonu prowadzi do wybitnie niekorzystnych epizodów hiper- i hipoglikemii. Chociaz znanych jest wiele róznych modyfikowanych pochodnych insuliny i preparatów farmaceutycznych o r óznych profilach dzialania otrzymanych w wyniku poszukiwan „idealnego ” hormonu, to stale poszukiwany jest lek, dzieki któremu mozliwe byloby utrzymywanie stalego, podstawowego poziomu glukozy w organizmie ludzkim w ci agu d lugiego czasu. W celu uzyskania pochodnej insuliny o zmodyfikowanym dzialaniu zapewniajacym utrzymywanie przez przedluzony czas stalego, pozadanego poziomu glukozy w krwi pacjenta – „prawie normoglikemii”, projekt zaklada wytworzenie i zbadanie wlasciwosci pochodnej rekombinowanej insuliny ludzkiej zawierajacej dwa dodatkowe zasadowe aminokwasy. Cecha charakterystyczn a takiej pochodnej jest punkt izoelektryczny pomiedzy 5,0 - 8,0 i nalezy sie spodziewac, ze taki analog insuliny podany podsk órnie w formie roztworu o pH ponizej punktu izoelektrycznego wytworzy w miejscu iniekcji w pH fizjologicznym „mikrodepozyt” uwalniajacy powoli aktywny hormon, pozwalajac w ten sposób na uzyskanie terapeutycznego poziomu „prawie normoglikemii ” przez dluzszy czas. Taki profil sekrecji ma podstawowe znaczenie w nowoczesnej terapii przede wszystkim cukrzycy typu I, a przez zredukowanie liczby iniekcji i popraw e wyrównania glikemii prowadzi do postepu w terapii. W dotychczas prowadzonych przez Instytut Biotechnologii i Antybiotyków badaniach analog insuliny wytwarzany jest jako bialko fuzyjne przez genetycznie zmodyfikowany szczep Escherichia coli, które jest poddawane transformacjom chemicznym i enzymatycznym, po czym oczyszczane. Pierwsze badania aktywnosci zwiazku pozwolily na zg loszenie odpowiedniej aplikacji patentowej. W czasie projektu planuje si e przeprowadzenie podstawowych badan rozpoczynajacych etap komercjalizacji nowego kandydata na lek. Planowane badania obejmuja opracowanie metody wytwarzania analogu insuliny o jako sci odpowiedniej dla otrzymywania sterylnych leków dla ludzi, okre slenie formy farmaceutycznej i rozpoczecie przedklinicznych badan aktywno sci i profilu dzia lania, w sród nich podstawowych badan farmakokinetycznych i farmakodynamicznych, jak równiez badan toksycznosci. Pozytywne wyniki zaplanowanych badan przedklinicznych stanowic beda wystarczajace uzasadnienie do rozpocz ecia badan klinicznych. Zakladany etapowy model rozwoju kandydata na lek i jego ostatecznej komercjalizacji pozwala na rozpocz ecie nastepnego etapu dopiero po uzyskaniu pozytywnych wyników poprzedzajacego. Zgodnie z zasadami komercjalizacji leków biotechnologicznych, badania prowadzi sie zgodnie z zasadami akceptowanymi w Unii Europejskiej, tzn. w warunkach i na zasadach GLP, GCP i GMP. 6.2.2. Szczepionki „jadalne” dla ludzi i zwierzat Pocz atki immunizacji organizmów za pomoca martwych lub oslabionych bakterii lub wirusów, czyli szczepionek zwiazane byly wylacznie z iniekcyjn a forma ich podawania. Badania nad immunizacj a doustn a prowadzone byly przede wszystkim ze wzgledu na prostote podawania. Pierwszym wielkim sukcesem tego sposobu podawania szczepionek by lo dopiero wyeliminowanie wirusa polio, poprzedzone masowym szczepieniem dzieci w Kongo w 1958 roku (H. Koprowski i inni), jednak wiekszosc pozostalych szczepionek do dzis jest podawana droga iniekcji. Stwarza to prawdziwe ograniczenia w programach masowych szczepie n, szczególnie w krajach nierozwinietych o duzej populacji. Dzialanie immunizacyjne „jadalnych” rekombinowanych szczepionek wykazano w Polsce dla kilku waznych patogenów, w produkcji zwierzat gospodarczych dla motylicy watrobowej (Fasciola hepatica), pasozyta bydla domowego i owiec oraz wirusa pomoru swin (CSFV), jak równiez dla ludzkiej zóltaczki zakaznej typu B (wirus HBV). Dotychczas przeprowadzone aplikacyjne badania wlasne pokazaly, ze antygeny licznych patogenów podawane doustnie indukuja powstawanie przeciwcia l u badanych ludzi i zwierzat doswiadczalnych, osiagajac w wybranych modelach 80% skutecznosc. Prace dotyczace zastosowania antygenów otrzymywanych w bakteriach, tak zwanych cialek inkluzyjnych, jako zwierzecych szczepionek doustnych byly przeprowadzone po raz pierwszy na swiecie. Wyniki wszystkich badan, prowadzonych jako modelowych, znalazly wyraz w pieciu zgloszonych w Urzedzie Patentowym RP wnioskach patentowych. Z dotychczasowych prac przeprowadzonych w Polsce wynika, ze jednym z dobrych rozwiazan mog loby by c wykorzystanie antygenów ptasiej grypy otrzymanych w bakteriach Escherichia coli w postaci cialek inkluzyjnych i w bakteriach mlekowych w postaci rozpuszczalnej lub na powierzchni mikrobów. Mozliwe tez byloby wykorzystanie ro slin do produkcji antygenów. Antygeny otrzymywane w bakteriach lub ro slinach moglyby byc podawane z pokarmem, moglyby byc uzyte do opracowania szczepionki jadalnej, znacznie latwiejszej w stosowaniu dla ptaków hodowlanych i, co bardzo wazne, takze dzikich niz tradycyjne szczepionki iniekcyjne. Jako wariant tradycyjnej szczepionki iniekcyjnej polskie grupy badawcze sa w stanie opracowac i zaproponowac szczepionke oparta na DNA koduj acym antygeny grypy, maja bowiem doswiadczenie w dziedzinie wywolywania opornosci u kaczek i kur odpowiednio przygotowanymi plazmidami niosacymi informacje koduj ace synteze wybranych antygenów. Projekt jest prowadzony w konsorcjum naukowym – Centrum Zaawansowanych Technologii IBA-BIOTON, w sklad którego wchodz a: 1. Instytut Biochemii i Biofizyki PAN 2. Instytut Biotechnologii i Antybiotyków 3. Katedra Wirusologii Molekularnej (Miedzyuczelniany Wydzial Biotechnologii UG-AMG) 4. Instytut Genetyki Roslin PAN 5. Panstwowy Instytut Weterynaryjny 6. Instytut Chemii Bioorganicznej PAN 7.Instytut Parazytologii PAN Do ostatecznego opracowania szczepionek konieczne jest prowadzenie badan na zwierzetach docelowych, bydle domowym i swiniach. Niezbedne jest ustalenie optymalnego dawkowania i najlepszego sposobu otrzymywania szczepionek jadalnych (rosliny, drozdze lub bakterie). Planuje sie rekomendacje 2 - 4 innowacyjnych preparatów do ostatniej fazy badan klinicznych w celu rejestracji szczepionek. Dotychczas przeprowadzone badania przedkliniczne wykazaly, ze antygeny pochodzace ze zródel transgenicznych, podawane droga doustn a, moga przyniesc najbardziej znaczacy swiatowy postep w ochronie immunologicznej przeciwko chorobom zakaznym. Dzis bariera jest ustalenie dawkowania dla wywolania efektu ochronnego oraz niski i zróznicowany w poszczególnych czesciach roslin poziom ekspresji antygenów. Wyniki powyzej opisanych badan krajowych rozwiazaly juz problem wydajnosci ekspresji, przyblizajac mozliwosc masowych i tanich szczepien ochronnych. W wyniku realizacji projektu powstanie system pozwalajacy na doustne podawanie rekombinowanych szczepionek przeciw róznym patogenom („edible vaccines”), odpowiadajacy przejsciu od zaawansowanemu stanu „start-up” do projektu dla firmy produkcyjnej. Projekt badan stosowanych nad nowymi lekami biotechnologicznymi wymaga znacznych nakladów w celu okre slenia mozliwosci ich wykorzystania jako srodki medyczne, w szczególnosci przeprowadzenia badan przedklinicznych zgodnie z miedzynarodowymi procedurami i odpowiednio do wymaga n USA - FDA oraz Unii Europejskiej – GLP, GCP i GMP. Przecietna wielkosc swiatowego rynku kazdej iniekcyjnej szczepionki wynosi 1,5 mld USD. 7. Summary Possibilities and conditions of activation of innovative biotechnological medicines production in Poland have been presented. 8. Conclusions - Modern biotechnological medicines are exceptionally innovative products, generating extremely high added value and are going a long way toward the health care. - Effective use of research and development on the field of technologies of these drugs is within Polish R&D reach and will generate the interest of the appropriate science. - Scientific discoveries on the field of new medicines and new therapeutic methods lead up to important advance in health care and medicine. - The intensification of in home improved R&D results on technologies and modern biotechnological drugs production is an effective means of increasing of the economy competition, bearing all economical, financial, social and scientific profits. - The activity on the creation of a System of Commercialization of the achievements of biotechnology, as well as of making the most of the advanced R&D projects is needed. - Changes in the valuation of R&D based achievements of institutions, executed by the Ministry of Education is needed.--powrót do spisu tresci-- ROZDZIAL IV ROZWÓJ AGROBIOTECHNOLOGII prof. dr hab. STEFAN MALEPSZY Katedra Genetyki i Biotechnologii Roslin Szko la Glówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Rozwój agrobiotechnologii Stefan Malepszy Katedra Genetyki i Biotechnologii Roslin Szkola Glówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie STRESZCZENIE Agrobiotechnologia jest tym fragmentem biotechnologii rolniczej, który mozna zdefiniowac jako wykorzystanie najnowszej wiedzy o roslinach dla zaspokojenia potrzeb czlowieka. Rosliny, dzi eki swym unikatowym cechom, przede wszystkim zdolnosci do produkcji substancji organicznych z dwutlenku wegla i wody w procesie fotosyntezy i wydzielania tlenu do atmosfery, warunkuja istnienie swiata zwierzecego i stanowia podstawe funkcjonowania czlowieka na Ziemi. Historia cywilizacji i wzrost ilo sciowy populacji ludzkiej sa scisle zwiazane z nabywaniem umiejetnosci udomowiania i hodowli roslin. Wsp ólczesna, wielomiliardowa populacja ludzka jest krytycznie zale zna od postepu nauki o roslinach i zwiekszania udzialu roslin w gospodarce. W opracowaniu zostalo uwzglednione 5 glównych dzialów agrobiotechnologii: klonowanie roslin, diagnostyka molekularna w odniesieniu do roslin i mikroorganizmów z nimi zwiazanych, metodyka hodowli nowych odmian, odmiany GMO i wykorzystanie mikroorganizmów niepatogenicznych w uprawie ro slin. Tworza one kompleks spraw wchodzacych w zakres przemyslu nasiennego. Oczekuje sie, ze w rolnictwie beda nastepowaly przeobrazenia, polegajace na wprowadzaniu technologii przychylnych dla srodowiska oraz rozwijaniu, obok wytwarzania zywnosci, produkcji surowców (glównie w celach energetycznych). Bez udzialu agrobiotechnologii nie uda sie tych plan ów w pelni urzeczywistnic i przeksztalcic rolnictwa w zielon a gospodarke. Wsród zagadnien szczególowych, na których nalezy sie skoncentrowac, znajduja sie miedzy innymi: zmniejszenie wplywu czynników srodowiskowych na rolnictwo, surowce odnawialne, wytworzenie wydajniejszych biopaliw, polepszenie koegzystencji ro slin, polepszenie monitoringu roslin, dostarczanie zywnosci i pasz o wysokiej jakosci, zwiekszenie zawartosci uzytecznych skladników roslinnych, rozszerzenie zmiennosci genetycznej roslin uprawnych, polepszenie plonu i bezpieczenstwa produktów ro slinnych, zwiekszenie bioróznorodnosci obszarów wiejskich. Jedno z najnowszych osi agniec agrobiotechnologii, do jakich zaliczane sa odmiany GMO, ciagle nie jest wykorzystane przez rolnictwo europejskie, chociaz swiatowy areal uprawy tych odmian przekroczyl 1% powierzchni gruntów rolniczych przeznaczanych globalnie na produkcje zywnosci. Pozbawia to rolników europejskich mozliwosci skorzystania z walorów tych odmian, przez co obni za ich konkurencyjnosc ekonomiczna oraz powoduje odplyw innowacyjnosci z tego zakresu agrobiotechnologii poza Unie Europejska, glównie do USA. Na przyklad tylko w ostatnich latach najwieksze firmy europejskie przesunely realizacje 30% zasobów finansowych zwiazanych z realizacj a swoich programów z GMO do krajów o bardziej przyjaznym prawie. Z kolei jednostki sektora publicznego zawiesi ly wiekszosc tematów dotyczacych GMO. Ten swoisty drenaz mózgów wynika jedynie z powodów politycznych i powinno sie go zakonczyc. 1. Cel pracy i wprowadzenie Agrobiotechnologia jest tym fragmentem biotechnologii, który dotyczy roslin, chociaz jest czasami utozsamiana z cala biotechnologia rolnicza obejmujaca takze zwierzeta. Mozna j a zdefiniowac jako wykorzystanie najnowszej wiedzy o roslinach dla zaspokojenia potrzeb cz lowieka. Rosliny, dzi eki swym unikatowym cechom, przede wszystkim zdolnosci do produkcji substancji organicznych z dwutlenku wegla i wody w procesie fotosyntezy i wydzielania tlenu do atmosfery, warunkuj a istnienie swiata zwierzecego i stanowia podstawe funkcjonowania cz lowieka na Ziemi. Historia cywilizacji i wzrost ilosciowy populacji ludzkiej sa scisle zwiazane z nabywaniem umiejetnosci udomowiania i hodowli roslin. Wspólczesna, wielomiliardowa populacja ludzka jest krytycznie zalezna od postepu nauki o roslinach i zwiekszania udzialu roslin w gospodarce. W Europie powsta ly okreslenia „zielona gospodarka” czy „nowy zielony przemysl” jako wyraz rozwoju rolnictwa zgodnego z zywotnymi potrzebami cywilizacyjnymi. Znaczenie technologiczne ro slin wzroslo niewspólmiernie dzieki konstruowaniu GMO. I chociaz niektóre grupy lobbystyczne próbuja dowiesc koniecznosci pozostania przy rozwiazaniach biotechnicznych, przynajmniej w odniesieniu do zastosowan farmaceutycznych, to jednak pierwotnosc i czystosc wytwarzania substancji organicznych w po laczeniu z mozliwoscia umieszczania ich produkcji i/lub skladowania w okreslonych tkankach i organach, a nawet przedzialach komórkowych umacniaj a pozycje roslin. Nie bez znaczenia pozostaje, ze takie rozwiazania gwarantuja tworzenie nowych miejsc pracy w przeludnionym rolnictwie. W niniejszym opracowaniu agrobiotechnologia jest traktowana jako fragment biotechnologii dotycz acy roslin i z tego powodu opracowanie nie ogranicza sie wylacznie do gatunków tradycyjnie zwiazanych z rolnictwem, ale odnosi takze do innych - na przyklad wystepujacych w lesnictwie lub do tej pory nie uzywanych w gospodarce. W agrobiotechnologii mo zna wyróznic 5 podstawowych dzia lów: klonowanie roslin (k), diagnostyk e molekularna w odniesieniu do ro slin i mikroorganizmów z nimi zwiazanych (dm), metodyke hodowli (hn), hodowle genetycznie zmodyfikowanych odmian (gmo), wykorzystanie mikroorganizmów niepatogenicznych w uprawie ro slin (mnu) oraz produkcje substancji bioaktywnych (sb). Wszystkie one s a zwiazane z dzialalnoscia firm hodowlano– nasiennych, zwanych takze przemys lem nasiennym. Jedne z nich bezposrednio (k, dm, hn, gmo), a inne po srednio. W tej czesci opracowania nie beda omawiane zagadnienia uzyskiwania bialek rekombinowanych i innych substancji w roslinach czy uzywanie GMO do fitoremediacji oraz bioindykacji. Nie bedzie takze przedstawiana bardzo wazna sfera wlasnosci intelektualnej. Niniejsze opracowanie zostalo sporzadzone w dw óch zasadniczych celach. Pierwszym jest pokazanie stanu agrobiotechnologii w ogóle, w tym w Unii Europejskiej, ze szczególnym uwzglednieniem Polski. Natomiast drugim jest dokonanie analizy, która pozwolilaby wskaza c w jakich dzialaniach innowacyjnych w gospodarce agrobiotechnologia mo ze byc najbardziej przydatna oraz jakie przedsiewziecia powinny to zapewnic. 2. Wp lyw na gospodarke kraju Mieszka ncy Polski stanowia 8,4% ludnosci Unii Europejskiej, a pod wzgledem wielkosci zasobów rolnych zajmujemy 3 miejsce po Francji i Hiszpanii. Posiadamy korzystny uklad demograficzny wsród ludnosci wiejskiej, wsród której 60% to ludnosc ponizej 40 lat. Obszary wiejskie zajmuja w Polsce 93% obszaru kraju i zamieszkuje na nich 38,2% ogólu ludno sci. Z uwagi na tradycyjne metody produkcji i niskie zu zycie srodków chemicznych, Polska mo ze z powodzeniem produkowac zywnosc wysokiej jakosci, na która bedzie wzrastal popyt zarówno wsród konsumentów unijnych, jak i polskich. Polska posiada przewagi komparatywne wzgledem rynku Unii Europejskiej w tych sektorach i kierunkach produkcji, które wymagaja wysokich nakladów pracy i ziemi, i sa stosunkowo trudne do zmechanizowania. Stosunkowo niska intensywno sc produkcji rolnej, dobrze zachowane tradycyjne metody produkcji i róznorodno sc mikro-struktur rolniczych i wiejskich, daja szanse rozwoju polskiego rolnictwa w zgodzie z europejskim modelem rozwoju tego sektora wyznaczonym w ramach Agendy 2000. Te dane swiadcza o tym, ze rolnictwo pozostanie w Polsce wazna sfera dzialalnosci gospodarczej i rozw ój gospodarki opartej na wiedzy w tym sektorze bedzie stanowil istotny skladnik polityki gospodarczej. Teza ta jest wzmacniana przez nowe zadania w zakresie produkcji surowcowej, jakie sa kierowane do rolnictwa. Jednym z nich jest produkcja energii. Ju z obecnie w Unii Europejskiej, dzieki doplatom i ulgom podatkowym, produkowanie biopaliw z rocznych roslin uprawnych, takich jak: kukurydza, burak cukrowy, pszenica czy rzepak przynosi korzysci ekonomiczne. I chociaz pomiedzy Uni a Europejska i USA istnieja róznice pogl adów co do aspektów ekologicznych przydatnosci jednorocznych roslin uprawnych do produkcji biopaliw, to cz esc firm biotechnologicznych podejmuje w tym obszarze dzialania innowacyjne. W tej chwili dokonuje sie prze lom technologiczny w zakresie wykorzystania etanolu pochodzacego z celulozy. Wplyw agrobiotechnologii na rolnictwo odbywa sie przede wszystkim przez produkcje roslinna i zwiazany z nia przemysl nasienny. Stwarza ona dobre gwarancje uzyskania bezposrednich wymiernych efektów wprowadzania gospodarki opartej na wiedzy w takich dzialach gospodarki jak rolnictwo i ogrodnictwo, lesnictwo, drzewnictwo i produkcja energii oraz efektów posrednich w postaci korzystnego oddzia lywania na inne zwiazane z nimi dzialy gospodarki. Produkcja zywnosci o odpowiednich standardach jakosciowych jest uwazana za najwazniejsze zadanie rolnictwa. W rolnictwie zachodz a jednak zasadnicze przeobra zenia i sa podejmowane nowe zadania [1]. Dotycza one przede wszystkim dwóch sfer: znaczenia czynników produktywnosci oraz zwiekszaj acej sie roli rolnictwa jako zródla surowców dla innych przemyslów i rodzajów dzia lalno sci. W pierwszej sferze nastapilo radykalne zmniejszenie znaczenia czynników materialnych produkcji (gleba i woda), przy równoczesnym wzroscie roli niematerialnych, jak badania, nauczanie, planowanie oraz organizacja i zarzadzanie [2]. Jezeli jeszcze w latach trzydziestych ubieg lego wieku znaczenie obu tych czynników bylo jednakowe, to w ostatnim dziesi ecioleciu rola czynników materialnych obnizyla sie do 10%. Ilustruja to dobrze dwa ponizsze przyklady. Gdyby w USA próbowano produkowac w latach dziewiecdziesiatych minionego wieku za pomoca technologii z lat czterdziestych tamtego wieku, to nalezaloby zwiekszyc powierzchnie przeznaczona do uprawy o 188 mln ha. Podobnie w Azji, gdzie utrzymanie plonowania zbóz na poziomie z pocz atku lat szescdziesiatych, musialoby spowodowac 3,5 krotny wzrost powierzchni grunt ów ornych w Chinach, a 2-krotny w Indiach. Oczywiscie tak duzych powierzchni nadajacych sie do uprawy nie ma w zadnym z tych krajów, nie mówiac o negatywnych skutkach ekologicznych, jakie spowodowalyby próby ich pozyskania. Rolnictwo wspólczesne staje sie coraz bardziej innowacyjna czescia gospodarki i dobrze wpasowuje sie w koncepcje ogólna Unii Europejskiej rozwijania gospodarki opartej na wiedzy, a egzemplifikacj a tych zmian jest rosnace znaczenie biotechnologii. W rolnictwie zmiany te doprowadzily do powstania dwóch koncepcji rolnictwa: rolnictwa zrównowazonego (zwanego tez ekologicznym) i rolnictwa intensywnego. Chociaz na poczatku wydawalo sie, ze wzajemnie sie one wykluczaja, to obecnie niektóre z róznic powoli si e zacieraja. Poszczeg ólne sektory rolnictwa i gospodarka zywnosciowa maja zywotne znaczenie dla Unii Europejskiej. Tworza one trzeci co do wielkosci rynek pracy z 16 mln zatrudnionych i drugi co do wielkosci eksportu o wartosci 62 mld euro [3,4]. Rolnicy wykorzystuj ac jedna piata arealu Unii dostarczaja ponad 70% surowców, które unijny przemysl przetwórczy przeksztalca w produkty o wartosci rocznej 810 mld euro. Poniewaz Unia Europejska jest najwiekszym importerem produktów rolniczych o wartosci 61 mld euro, to europejski przemysl przetwórstwa zywnosci i napojów ma pozytywny bilans handlowy. Z kolei le snictwo i przemysly z nim zwiazane zatrudniaja ponad 3,5 mln ludzi, glównie na obszarach wiejskich i w ma lych oraz srednich przedsi ebiorstwach, dostarczajac gospodarce unijnej ponad 200 mld euro [5]. Ewolucja miedzynarodowego handlu nasionami w okresie 1970 – 2001 zródlo: http://www.worldseed.org/statistics.htm Ponadto roczne obroty przemys lu hodowlano-nasiennego w Unii Europejskiej sa szacowane na 5,3 mld euro, co stanowi blisko 20% wartosci globalnej. Warto zaznaczyc, ze przemys l hodowlanonasienny wydaje 12-15% swoich rocznych obrot ów na badania i rozw ój, co sprawia ze jest to jeden z sektorów najbardziej skierowanych na innowacyjnosc. Ze wzgledu na mozliwosc zastapienia przemyslu petrochemicznego przez produkcje biotechnologiczn a warto podkreslic, ze Unia Europejska jest liderem w produkcji chemicznej, której wartosc wynosi 360 mld euro, co stanowi 28% globalnej produkcji chemikaliów. Szacuje si e, ze w 2010 roku przemys l chemiczny moze generowac wartosc dodana rzedu od 11 do 20 mld euro rocznie w zaleznosci od tego, czy zastepowanie go przez biotechnologie bedzie spowolnione czy szybkie [5]. Tabela 1. Najwieksi producenci srodków chemicznych dla rolnictwa wg sprzeda zy ogólem (w mln USD) FIRMA SPRZEDAZ 2003 SPRZEDAZ 2004 Bayer 6207 7000 Syngenta 5421 6030 BASF 3589 4166 Dow 2800 3143 Monsanto 2784 2864 DuPont 2010 2210 Maktashim 1035 1358 Sumitomo 1235 1358 Nufarm 859 1170 Arysta 604 791 FMC 640 704 Cheminova 374 492 zródlo: Agrow World Protection News, Burill and Co. Tabela 2. Najwieksze firmy hodowlano-nasienne wg sprzedazy ogólem (w mln USD) FIRMA SPRZEDAZ 2003 SPRZEDAZ 2004 DuPont-Pioneer 2263 2620 Monsanto 1871 2353 Syngenta 1104 1239 Limagrain 820 1016 KWS 479 551 Seminis 477 526 Bayer 306 386 Takii 357 379 DLF-Trifolium 295 346 Delta & Pineland 293 319 Advanta 446 290 Sakata 254 274 zródlo: Phillips-McDougall : Company Reports 2.1. Wartosc dodana Historycznie, w Europie i USA, sektor publiczny odgrywal centralna role w innowacjach w rolnictwie, w tym w przemysle nasiennym. Doprowadzilo to w dwudziestym stuleciu do powstania wielu uniwersytet ów rolniczych, instytutów badawczych i stacji doswiadczalnych. Z cz esci z nich powstaly firmy hodowlano-nasienne, które w efekcie wytworzyly obecny przemysl nasienny. W wiekszosci przyjmuje sie, ze roczna stopa zwrotu srodków finansowych przeznaczonych na R+D dla tego sektora wynosi 30%, chocia z niektóre dane za okres 1950 – 1982 wymieniaj a 45 – 60% dla srodków z sektora publicznego oraz 90% dla srodków sektora prywatnego [6]. 2.2. Baza materialna: przemyslu, nauki, zaplecze logistyczne oraz dostepne srodki finansowe Lista Spólek Hodowlano-Nasiennych Agencji W lasno sci Rolnych Pan Micha l Leski, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Poznanska Hodowla Roslin Sp. z o.o., z/s w Tulcach ul. Kasztanowa 5, 63-004 Tulce Pan Karol Marciniak, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki DANKO Hodowla Roslin Sp. z o.o., Choryn, 64-005 Racot Pan Andrzej Gil, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Malopolska Hodowla Roslin HBP Sp. z o.o., ul. Zbozowa 4, 30 -002 Kraków Pan J ózef Stec, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Kutnowska Hodowla Buraka Cukrowego Sp. z o.o., Straszków, 62-650 Klodawa Pan Franciszek Klim, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Pomorsko-Mazowiecka Hodowla Ziemniaka Sp. z o.o., z/s w Strzekecinie, 76-024 Swieszyno Pan Krzysztof Wenclowicz, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Hodowla Roslin Szyldak Sp. z o.o., ul. Gdanska 10, 14-106 Szyldak Pan Franciszek Ratajczyk, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Hodowla Roslin Szelejowo Sp. z o.o., 63-820 Piaski Pan Tomasz Skorupski, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Hodowla Roslin Rolniczych „Nasiona Kobierzyc” Sp. z o.o., ul. Sportowa 21, 55-040 Kobierzyce Pan Andrzej Roztworowski, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Krakowska Hodowla i Nasiennictwo Ogrodnicze „POLAN” Sp. z o.o., ul. Rydla 53/55, 30 130 Kraków Pan Marian P edzinski, Prezes Zarz adu Dyrektor Spólki „SPÓJNIA” Hodowla i Nasiennictwo Ogrodnicze Sp. z o.o. w Nochowie, ul. Lipowa 22, 63 -100 Srem Pan Dariusz Molak, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki PlantiCo Hodowla i Nasiennictwo Ogrodnicze Zielonki Sp. z o.o., Zielonki Parcele ul. Parkowa 1a, 05-082 Babice Stare Pan Jerzy Telega, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki PlantiCo Hodowla i Nasiennictwo Ogrodnicze Golebiew Sp. z o.o., 99-300 Kutno Pan Krzysztof Cichy, Prezes Zarzadu Dyrektor Spólki Produkcja i Hodowla Roslin Ogrodniczych Sp. z o.o., ul. Zbicka 32, 32-065 Krzeszowice Warto sc nasion sprzedawanych na polskim rynku jest szacowana na ok. 400 mln USD, a potencjalna sprzeda z kwalifikowanego i standardowego materialu siewnego na 600 mln zl, z czego tylko czesc stanowi material siewny odmian krajowych [7]. Jednak waznosc przemyslu nasiennego nie ogranicza sie tylko do tego parametru. Dobrej jakosci nasiona zapewniaja rolnikom i konsumentom wiele innych waznych korzysci, które sa trudne do prostego wartosciowania. W Polsce dzia la oko lo 1000 prywatnych i panstwowych przedsiebiorstw nasiennych zajmujacych sie produkcja i handlem materialem siewnym, a takze okolo 11 000 jednostek prywatnych prowadzacych detaliczny handel materialem siewnym stanowiacych czesc gospodarcza sektora w duzej czesci panstwowego, których glównym celem powinno byc zarabianie pieniedzy. Ponad 120 najwiekszych przedsiebiorstw, majacych przeszlo 70% krajowego rynku nasiennego, tworzy Polska Izbe Nasienna (PIN), bedaca izba gospodarcza w rozumieniu ustawy o izbach gospodarczych i stanowiaca lobby przedsiebiorstw hodowlano nasiennych [http://www.pin.org.pl/ ]. Ponadto dzialaja nieliczne firmy prywatne swiadczace uslugi dla tego sektora, glównie w zakresie okreslania tozsamosci odmianowej i diagnostyki molekularnej oraz firmy zajmujace sie sprzedaza okre slonych preparat ów mikrobiologicznych do uprawy roslin. Takich firm jest za malo, ale powstaja sukcesywnie. Krajowa hodowla roslin jest wlascicielem okolo 1400 odmian, co stanowi ok. 60% wszystkich odmian zarejestrowanych w Polsce. W Polsce obserwuje sie stala tendencje do zmniejszania sprzeda zy kwalifikowanego materialu nasiennego. Sposród blisko 100 podmiot ów zarejestrowanych w Polskiej Izbie Nasiennej wyrózniono 11 strategicznych firm hodowlanonasiennych (w tym dwie o charakterze korporacyjnym), ale w grupie tej znalazly sie wylacznie spólki z ograniczona odpowiedzialnoscia, natomiast zadna z firm prywatnych [8]. Ponadto istnieja 3 spólki zwiazane z IHAR w Radzikowie. Najwieksze firmy prywatne to: W. Legutko Przedsiebiorstwo Hodowlano -Nasienne Smolice, Tornas w Toruniu, Ziempil S.A.. Swoje agendy maja takze znane firmy zagraniczne jak: Bejo Zaden Poland., KWS Polska, Limagrain Polska, Lochow-Petkus Polska, Monsanto Polska, Saaten Union Polska Syngenta (wszystkie agendy maj a status spólek z o.o.). Potencjal ten jest uzupe lniany produkcj a sadzonek z laboratoriów in vitro, która tworzy siec wyspecjalizowanych firm prywatnych, i w tym zakresie Polska jest na trzecim miejscu w Europie. Ogólnie potencjal badawczy dla sektora hodowlano-nasiennego jest skupiony w 15 wydzialach Akademii Rolniczych, 16 wydzia lach uniwersytetów i instytutach PAN oraz 11 jednostkach o charakterze badawczo -rozwojowym. Bezposrednie powiazania skupiaja sie tradycyjnie na Akademiach Rolniczych i jednostkach badawczo-rozwojowych i do tego wezszego grona naleza: 20 katedr skupionych prawie wylacznie w uczelniach rolniczych oraz 2 duze instytuty (Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roslin w Radzikowie i Instytut Genetyki Roslin PAN w Poznaniu). Problematyka badawcza tych jednostek jest zwiazana wylacznie z zagadnieniami hodowli roslin i nasiennictwa, czyli tym co dotyczy bezpo srednio przemyslu nasiennego [9;10]. W zakresie wykorzystania mikroorganizmów niepatogenicznych w uprawie roslin potencja l ten powiekszaj a: zaklady w 3 jednostkach PAN i 3 instytutach resortowych (JUNG w Pulawach, Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach, Instytut Ochrony Roslin w Poznaniu), 5 katedr (glównie fitopatologii Akademii Rolniczych), 5 katedr z Wydzialów Biologii Uniwersytet ów. W zakresie GMO najwiekszy potencjal znajduje sie w instytucjach skierowanych bardziej na badania podstawowe anizeli na aplikacj e i reprezentuje go grupa instytucji z Polskiej Akademii Nauk (4 jednostki) oraz 9 Wydzialów Biologii Uniwersytetów, przy 1 instytucie resortowym i 1 Akademii Rolniczej. Tabela 3. Jednostki naukowe wykazujace potencja l w zakresie agrobiotechnologii L.p. Jednostka Wydzial Szkoly wyzsze – Akademie Rolnicze 1 Akademia Podlaska w Siedlcach Wydzial Rolniczy dm, hn 2 Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu Wydzia l Ogrodniczy hn, k 3 Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu Wydzial Rolniczy dm, hn, mnu 4 Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu Wydzial Lesny mnu 5 Akademia Rolnicza im. Hugona Kollataja w Krakowie Wydzial Lesny hn 6 Akademia Rolnicza im. Hugona Kollataja w Krakowie Wydzia l Ogrodniczy dm, hn, k 7 Akademia Rolnicza im. Hugona Kollataja w Krakowie Wydzial RolniczoEkonomiczny hn, k 8 Akademia Rolnicza w Lublinie Wydzia l Ogrodniczy dm, hn, k 9 Akademia Rolnicza w Lublinie Wydzial Rolniczy dm, hn, mnu 10 Akademia Rolnicza w Szczecinie Wydzial Ksztaltowania Srodowiska i Rolnictwa dm, hn 11 Akademia Rolnicza we Wroc lawiu Wydzial Rolniczy hn, mnu 12 Akademia Techniczno-Rolnicza im. Jana i Jedrzeja Sniadeckich w Bydgoszczy Wydzial Rolniczy dm, hn, k, mnu 13 Szkola Glówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydzial Lesny dm 14 Szkola Glówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydzia l Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu dm, gmo, k, hn, sb 15 Szkola Glówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydzial Rolnictwa i Biologii dm, hn, Placówki Polskiej Akademii Nauk i Uniwersytety 1 Instytut Fizjologii Roslin im. Franciszka Górskiego PAN hn, k 2 Instytut Genetyki Roslin PAN w Poznaniu dm, gmo, hn 3 Ogród Botaniczny - Centrum Zachowania Róznorodno sci Biologicznej PAN w Powsinie dm, k 4 Instytut Biochemii i Biofizyki PAN w Warszawie gmo 5 Instytut Dendrologii PAN w Kórniku dm, k, mnu 6 Instytut Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu gmo 7 Uniwersytet Jagiello nski w Krakowie Wydzial Biotechnologii Instytut Biologii sb, gmo 8 Uniwersytet Wroclawski Molekularnej i Biotechnologii gmo, sb 9 Uniwersytet Lódzki Wydzial Biologii i Ochrony Srodowiska gmo, k 10 Uniwersytet Marii Sklodowskiej Curie w Lublinie Wydzia l Biologii mnu, sb 11 Uniwersytet Warszawski Wydzia l Biologii gmo 12 Uniwersytet Gdanski Miedzyuczelniany Wydzial Biotechnologii sb, k 13 Uniwersytet Warminsko-Mazurski w Olsztynie Wydzial Ksztaltowania Srodowiska i Rolnictwa dm, gmo Jednostki Badawczo-Rozwojowe 1 Instytut Badawczy Lesnictwa w Borzecinie dm, sb 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roslin w Radzikowie dm, gmo, hn, k 3 Instytut Ochrony Roslin w Poznaniu dm, mnu 4 Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach dm, gmo, k, hn, mnu 5 Instytut Roslin i Przetworów Zielarskich w Poznaniu dm, hn, sb 6 Instytut Uprawy Nawozenia i Gleboznawstwa w Pulawach gmo, hn, k, sb, mnu 7 Instytut Warzywnictwa w Skierniewicach dm, hn, k 8 Instytut W lókien Naturalnych w Poznaniu hn 9 Wydzial Chemiczny, Politechnika Wroclawska sb 10 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roslin, Oddzial w Bydgoszczy dm, k, sb 11 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roslin, Oddzia l w Mlochowie dm, gmo, hn, k 12 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roslin, Oddzial w Poznaniu dm, hn, k k - klonowanie; dm - diagnostyka molekularna; gmo - genetycznie zmodyfikowane organizmy; hn metodyka hodowli i nasiennictwa; mnu - mikroorganizmy niepatogeniczne w uprawie ro slin; sb produkcja substancji bioaktywnych. W problematyce badawczej z zakresu agrobiotechnologii jest opracowywanych ok. 60 gatunków ro slin. U ok. 20 gatunk ów s a prowadzone badania z GMO, ale maja one bardzo zróznicowany zakres merytoryczny i w wiekszosci sa realizowane przy zaangazowaniu niewielkich srodków. Najwiekszy potencjal jest skierowany na tyton i Arabidopsis thaliana. 2.3. Zasoby ludzkie Z jednej strony istnieje znaczny potencjal w firmach hodowlano-nasiennych czy firmach zajmuj acych sie klonowaniem roslin, a z drugiej potencjal naukowy w uczelniach wyzszych i jednostkach naukowo-badawczych. Jest on uzupelniany corocznie grup a absolwentów studiów wyzszych z kierunku biotechnologia w liczbie okolo 1000 osób, liczbowo mniej wiecej równo z uniwersytet ów, politechnik i akademii rolniczych. Mozna przyjac, ze najlepsze zaplecze kadrowe dla agrobiotechnologii stanowia absolwenci specjalnosci biotechnologia ro slin. Ich liczba wynosi oko lo 100 rocznie i w najbli zszym czasie powiekszy sie o przynajmniej o 50%, ze wzgledu na uruchomienie tych studiów na innych uczelniach. Tabela 4. Zestawienie pracowników zaplecza badawczo-rozwojowego dla rolnictwa i rozwoju obszarów wiejskich Jednostki naukowe JBR MriRW JBR PAN JBR podlegle innym resortom Uczelnie wyzsze Suma 4 384 678 2 019 10 852 17 913 Profesorowie 160 74 89 1 134 1 457 Naukowcy z tyt. dr hab 142 35 45 617 839 Naukowcy z tyt. dr 580 138 311 3 021 4 050 pracownicy Pracownicy ogólem 3. Analiza w zakresie agrobiotechnologii Korzysci z uzywania w rolnictwie pierwszej generacji odmian GMO Do rolnictwa niektórych krajów wprowadzone zostaly odmiany GMO, które maja zmienione przede wszystkim pojedyncze wlasciwosci i sa nazywane pierwsza generacja GMO. Oczekuje sie, ze druga generacja tych odmian bedzie jeszcze bardziej atrakcyjna dla gospodarki. Ma to wynikac ze zmian innych, bardziej z lozonych wlasciwosci oraz uzyskiwania ich w sposób, który nie bedzie dawal powodów do zastrzezen ze strony organizacji ekologicznych. Wprowadzanie odmian GMO do rolnictwa wykazuje niezwykla dynamike, albowiem powierzchnia ich uprawy wzrosla od zera w roku 1994 do prawie 70 mln ha w 2004 roku. Szacunkowa powierzchnia uprawy w 2005 roku miala wynie sc 81 mln ha w siedemnastu krajach. Uprawy polowe GMO w USA i Unii Europejskiej Tabela 5. Glówne kraje majace w produkcji odmiany GMO w 2004 roku Areal w milionach hektarów Jako procent ogólem USA 47,6 59 Soja, kukurydza, bawelna, rzepak Argentyna 16,2 20 Soja, kukurydza, bawelna Kanada 5,4 6 Soja, kukurydza, rzepak Brazylia 5,0 6 Soja Chiny 3,7 5 Bawelna Paragwaj 1,2 2 Soja Indie 0,5 1 Bawelna Afryka Pd 0,5 1 Soja, kukurydza, bawelna Urugwaj 0,3 <1 Soja, kukurydza Australia 0,2 <1 Bawelna Rumunia 0,1 <1 Soja Meksyk 0,1 <1 Soja, bawelna Hiszpania < 0,1 <1 Kukurydza Filipiny < 0,1 <1 Kukurydza Kolumbia < 0,1 <1 Bawelna Honduras < 0,1 <1 Kukurydza Niemcy < 0,1 <1 Kukurydza Kraj Uprawa Wzrasta liczba recenzowanych opracowan naukowych i technicznych, których przedmiotem jest próba ustalenia, jakie korzysci dla producentów, rolników i srodowiska wynikaja z uzywania GMO. Na przyk lad badania z 2001 roku wykazaly, ze uprawa odmian GMO u osmiu gatunków, dala rolnikom zwyzke plonów wynoszaca 4 mld funtów, co przynioslo oszczednosci rzedu 1,2 miliarda funtów w kosztach produkcji, przez zmniejszenie zuzycia chemicznych pestycydów o 46 mln funtów [11]. Inne badania z 2004 roku dotyczace uprawy odmian soi tolerancyjnych na herbicydy w latach 1995 - 1998 pokaza ly oszczednosci w zuzyciu herbicydu od 0 do 10% w zaleznosci od roku, obszaru i stopnia zachwaszczenia. Nale zy podkreslic, ze wedlug rolników glówna przyczyna przyjecia przez nich tych odmian do uprawy byly latwosc i elastycznosc w zwalczaniu chwastów [12]. Do podobnych wniosków doprowadzi ly kilkuletnie badania przeprowadzone przez USDA [13]. Wprawdzie kilku herbolog ów wskazuje, na podstawie 9-letniego okresu uprawy w USA odmian soi tolerancyjnych na herbicydy, ze uzywanie tolerancji na pojedynczy herbicyd powoduje zmiany w populacji chwastów. Zmiany te zmuszaja rolników do zwiekszenia dawek herbicydu lub dodatkowo stosowania innego herbicydu. Jedno z takich doniesien [14] bazuj ace na danych z lat 1996 - 2004, o uprawie odmian GMO soi, kukurydzy i bawelny wskazuje na wzrost zuzycia herbicydu o 5%. Jednak, pomimo tego, korzysci z uprawy odmian GMO tolerancyjnych pozostaj a w przewadze. Oba te opracowania przyznaja zgodnie, ze wprowadzenie odmian GMO z odpornoscia typu Bt na owady u kukurydzy i bawelny zmniejszylo zuzycie pestycydów w latach 1996 - 2004 o 16 mln funtów. Dla warunków europejskich ustalono w 2002 roku, ze gdyby 12 krajów sposród 15 bedacych czlonkami Unii Europejskiej wprowadzilo odmiany GMO u kukurydzy, buraka cukrowego i ziemniak ów na polowie powierzchni uprawy tych gatunków, wtedy powinien nastapic wzrost plonowania o 7,8 mld kg, co jest równowazne 1 mld euro. Zmniejszylo by sie takze zuzycie pestycyd ów o 9,8 mln kg [15]. Inne badania z roku 2002 zawieraja dane o wprowadzeniu odmian GMO u innych gatunków [16]. Je zeli Europa wprowadzilaby odmiany GMO na polowie powierzchni uprawy rzepaku, buraka cukrowego, kukurydzy i bawelny, wtedy oszczednosci wyrazalyby sie w zmniejszeniu o 14,5 mln kg zu zycia pestycydów, 20,5 mln litrów oleju napedowego oraz redukcji ilosci dwutlenku wegla uwolnionego do srodowiska o 73 000 ton [17]. Z danymi tymi koresponduja inne, dotycz ace uprawy odmian GMO buraka cukrowego w Anglii i Niemczech, wskazujace na znaczaco mniejsze zuzycie energii i mniejsza emisje dwutlenku wegla. Wprowadzenie buraków cukrowych tolerancyjnych na herbicydy byloby korzystne takze dla rolników w Irlandii. Podobnie wprowadzenie odmian GMO pszenicy ozimej, jeczmienia jarego i ziemniaków odpornych na patogeny grzybowe zmniejszyloby koszty po stronie rolnika, zwiekszylo plony i zmniejszylo zuzycie pestycyd ów [18]. Inne badania [19] wskazuja, ze w wyniku nie wprowadzenia odmian tolerancyjnych na herbicydy buraka cukrowego belgijscy plantatorzy stracili w latach 1996 - 2000 okolo 15 mln euro. W Hiszpanii w latach 1998 - 2003 uprawa na 25 000 ha odmian GMO kukurydzy odpornych na owady (z genem Bt) przyniosla korzysci w wysoko sci 15,5 mln euro. Byl to efekt wyzszego plonu i zmniejszonego zuzycia pestycydów. Dwie trzecie tej kwoty pozostalo u rolników, a jedna trzecia w przemysle hodowlano-nasiennym. Podobne badania z Wegier z 2005 roku sugeruj a, ze 65% korzysci finansowych trafia do rolnika, a 35% do firm biotechnologicznych [20]. Podzial ten waha sie w zaleznosci od gatunku ro sliny i dla odmian GMO tolerancyjnych na herbicydy wynosi odpowiednio rolnik/firma 73% i 27% dla kukurydzy, po 50% dla buraka cukrowego oraz 61% i 39% dla rzepaku [21]. Wartosci bezwzgledne dla tych trzech gatunków ustalono na poziomie 16 mln euro, 3 mln euro i 0,8 mln euro. Dane te zostaly jednoznacznie poparte przez analize dokonana dla warunków rolnictwa polskiego [22]. Jej podstawa byly wyniki dotychczas przeprowadzonych w Polsce doswiadczen z GMO i symulacja warunków naszego rolnictwa do krajów o podobnych warunkach przyrodniczych. Nalezy zaznaczyc, ze efekty handlowe i produkcyjne technologii GMO sa takze zalezne od Wspólnej Polityki Rolnej (Common Agricultural Policy – CAP), która czesciowo izoluje rynek Unii Europejskiej od ruchów cenowych na rynkach swiatowych. W konsekwencji wzrost produkcji stwierdzony w róznych regionach jest negatywny dla warunków produkcji rolniczej w UE. CAP chroni wplywy i produkcje gospodarstw UE nie korzystaj acych z GMO, co jest zwiazane z okre slonymi kosztami [41]. Zmiany surowców i procesów technologicznych beda powodowaly zmiany w krajobrazie przemyslu. Wiejskie biorafinerie zastapia rafinerie portowe z ropa naftowa, a jest to sprawa przede wszystkim stworzenia zachet ekonomicznych. Te fabryki przyszlosci zintegruj a rolnictwo i czesc przeksztalconego przemyslu chemicznego, przetwarzajacego biomase w szeroka palete wartosciowych produktów. Integracja moze nawet osiagnac stan, w którym biorafinerie beda produkowac zywnosc, substancje chemiczne pochodzenia biologicznego oraz energie z pojedynczych gatunków uprawnych. Przyczyni sie to wsparcia zaplecza rolnictwa i rozwoju gospodarczego obszarów wiejskich. Rolnictwo europejskie stanie si e mniej zalezne od subsydi ów i nawet jedna trzecia jego produkcji bedzie wykorzystywana na cele nie zywieniowe. Ten nowy obraz rolnictwa nazywany jest zielona gospodarka (green economy) lub nowym zielonym przemyslem. 4. Rozdrobnienie i niedofinansowanie problematyki agrobiotechnologii i obszarów z ni a zwiazanych W warunkach polskich realizacja wiekszosci programów z zakresu agrobiotechnologii wymaga specyficznych rozwiazan, które byly obce dotychczasowym dzialaniom nauki na rzecz przemyslu nasiennego. Naleza do nich przede wszystkim: precyzyjne planowanie, posiadanie wlasnej strategii rozwoju, mo zliwosci nieskrepowanego porozumienia miedzy firmami (tworzenie korporacji) i jednostkami (zespo lami) naukowymi, proponowanie programów bazujacych na analizie patentowej i ochronie informacji zwiazanych z wlasnym programem, negocjowanie warunków korzystania z patentów. W zasadzie im firmy s a wieksze, bogatsze i lepiej zorganizowane tym mniejsza klopotliwosc ze sprostaniem tym wymaganiom. W wielu krajach czlonkowskich Unii programy badawcze z zakresu agrobiotechnologii i genomiki sa fragmentaryczne oraz finansowane z róznych agencji i innych cial, kazda ze swoja misja i celami. Dlatego tez kilka krajów, takich jak Francja, Hiszpania, Wielka Brytania i Czechy wskazywaly na ta sytuacje, domagajac sie skoncentrowania na okreslonych celach, jak tez lepszej koordynacji w celu unikni ecia dublowania. Identyczna sytuacja ma miejsce w Polsce, z tym ze jest ona bardziej skomplikowana ze wzgledu na wystepowanie najwiekszej czesci najbardziej nowoczesnego potencjalu badawczego w jednostkach, które nie byly dotychczas zwiazane z badaniami na rzecz przemyslu nasiennego. Przy du zej tendencji do „resortowosci” badan w Polsce, stanowi to znaczna przeszkode w najbardziej efektywnym wykorzystaniu istniejacego potencjalu. 5. Ogólna sytuacja w UE i na swiecie Efekty finansowe wprowadzenia agrobiotechnologii na rynek europejski byly jeszcze niedawno oceniane wyjatkowo optymistycznie [25]. Zgodnie z ta prognoza wartosc rynku biotechnologicznego w sferze rolnictwa i zywnosci miala wyniesc okolo 170 mld euro w 2005 roku. Dzisiaj wiemy, ze prognoza ta sie nie sprawdzila. Glównym powodem byl niedobry klimat polityczny, jaki zostal stworzony w Unii Europejskiej wokól tej czesci agrobiotechnologii, która dotyczy GMO. Spowodowal on m.in., ze najwieksze firmy przeniosly okolo 30% swoich aktywnosci B+R dotycz acych GMO do krajów pozaeuropejskich, glównie USA, wiekszosc jednostek badawczych z sektora publicznego odstapila od prowadzenia takich prac – pomimo ich duzego zaawansowania (Tab.6). Sprawia to, ze wiekszosc propozycji pokazanych na rysunku nie jest realizowana w Unii Europejskiej. Tabela 6. Rosliny GM w testach laboratoryjnych i polowych Faza laboratoryjna 2002 Faza prób polowych 2002 Faza prób polowych 2003 Faza prób polowych 2004 Faza prób polowych 2005 Kukurydza 5 35 39 41 77 Pszenica 6 4 4 7 0 Inne zboza 7 3 0 2 0 Rzepak jary 8 19 3 2 0 Burak cukrowy 3 6 3 3 2 Burak cukrowy 3 6 3 3 2 Inne uprawy polowe (bawelna, nasiona lnu, soja, ryz groch, cykoria) 5 7 30 1 7 Ziemniak 11 7 9 28 10 Pomidor 8 0 1 0 0 Inne warzywa 4 7 0 0 0 Owoce (winogrona, truskawki) 3 3 1 2 2 Trawy 4 0 1 0 0 Drzewa 4 3 7 3 3 Roslina Kwiaty 2 3 0 0 0 Rosliny modelowe 26 3 1 2 0 5.1. ERA-NET, Platformy Technologiczne, Programy Ramowe Wydatki na nauke w poszczególnych panstwach europejskich oraz stworzenie programów ramowych doprowadzi lo do powstania sieci Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA), która w zakresie agrobiotechnologii i genomiki skupila sie na wylonieniu obszarów dla innowacji. W jej ramach ma miejsce, w obszarze agrobiotechnologii, wsp ólpraca miedzy instytucjami sektora publicznego oraz prywatnego malych i srednich przedsiebiorstw sektora hodowlanonasiennego i nowych prywatnych spólek z Holandii, Francji i Niemiec. Kraje te maja tradycyjnie silny przemys l nasienny, a zarazem historycznie uformowane skuteczne formy wspólpracy firm prywatnych z sektorem publicznym. Warto wspomniec, ze chec wspólpracy w sieci ERA w ramach genomiki takich roslin, jak ziemniak, pomidor oraz warzywa i owoce wyrazily takze zespoly z Norwegii, Izraela, Chin i Polski. Problematyka agrobiotechnologii nie tylko nawiazuje, ale ma takze analogie do takich unijnych platform technologicznych jak: “Plants for the Future”, “Sustainable Chemistry”, “Foods for Life ” i “Innovative and Sustainable Use of Forest Resources”. 6. Pozadane i oczekiwane kierunki rozwojowe w Polsce W tym opracowaniu wskazano og ólne kierunki badan, wyznaczajace cele perspektywiczne w skali czasowej najblizszych pi etnastu lat. Rozwój agrobiotechnologii wiaze sie scisle z postepem w tej czesci nauk biologicznych, która dotyczy funkcjonowania roslin w powiazaniu z genomika, proteomika, metabolomika oraz inzynieria genetyczna. Dlatego szczególnie ta czesc bada n powinna byc wspierana w sferze naukowej. Natomiast w sferze rozwojowej, powinna ona dotyczyc rozwoju zaawansowanych systemów selekcji, m.in. MAS (marker assisted selection) dla roslin uprawianych w Polsce, a w przypadku GMO przede wszystkim do konkretnych mozliwosci wykonawczych, niekoniecznie przy zainteresowaniu ze strony przemys lu nasiennego. Za najwazniejsze nalezy uznac te kierunki badan, które powinny zagwarantowac zrealizowanie przez rolnictwo nowych oczekiwan. Sa one wyra zone przede wszystkim w pieciu pierwszych kierunkach. Zmniejszenie wplywu czynników srodowiskowych na rolnictwo Moze to zostac osiagniete poprzez stosowanie ro slin wymagajacych mniej nawozów, wody i zabieg ów agrochemicznych, a plonuj acych na tym samym poziomie, jak odmiany stosowane dotychczas oraz stosowanie alternatywnych sposob ów rozmna zania. Surowce odnawialne Moze zostac osiagniety dzieki wprowadzeniu do uprawy nowych odmian o wlasciwosciach zwiekszaj acych atrakcyjnosc surowcow a (jako sc i/lub wysoko sc plonu), zarówno u gatunków uprawianych dotychczas (ale na inne cele), jak tez u gatunków, które nie byly dotychczas uprawiane. Zredukuje to zuzycie energii pochodzacej z paliw kopalnych i dotyczy takze produkcji ro slin wytwarzajacych biopolimery, w tym plastiki ulegajace biodegradacji. Rozwój wydajniejszych biopaliw Ten ambitny cel moze zostac osiagniety poprzez zwiekszenie bioróznorodno sci ro slin stanowiacych zródla energii odnawialnej, w tym biopaliw i olejów, jak równiez bedacych zródlem energii cieplnej oraz materialów do produkcji opakowan do zywnosci. Polepszenie procesu monitoringu roslin Pozwoli rolnikom na skuteczniejsza obserwacje roslin. Lepsze zrozumienie mechanizmów molekularnych zachodzacych w roslinach umozliwi rozwini ecie nowych metod i narzedzi, np. modeli agroklimatycznych, uwzgl edniajacych dane genetyczne, które pozwola przewidywac reakcj e ro slin na okre slone czynniki i dopomog a we wczesnym wykrywaniu zagrozen srodowiskowych. Redukcja strat i wprowadzenie systemów wczesnego wykrywania zagrozen przyczyni sie do zmniejszenia nakladów na rolnictwo i ochrone srodowiska, a takze do poprawy jakosci plonów. Polepszenie koegzystencji ro slin Zagadnienie to ma dwa aspekty. Jeden zwiazany z GMO w rolnictwie i drugi zwiazany ze stworzeniem odmian gatunk ów uprawnych, które beda reagowaly na konkurencje chwastów przez negatywne na nie oddzia lywanie. Pierwszy aspekt wynika z oczekiwan producent ów i konsumentów zywnosci, a zwiazany jest z jednoczesna upraw a odmian konwencjonalnych i odmian genetycznie zmodyfikowanych (GM). Mo zna to zrealizowac przez wprowadzenie odpowiednich zasad agrotechnicznych, jak tez hodowle odmian GMO o odpowiednich charakterystykach biologicznych, uniemozliwiajacych „przeplyw genów”. Natomiast drugi z aspektów jest zwiazany z wprowadzaniem technologii przychylnych dla srodowiska. Dostarczanie zywnosci i pasz o wysokiej jako sci Mozna to osiagnac m.in. przez wytworzenie roslin produkuj acych wiecej makro - i mikroskladników odzywczych (weglowodany, skrobia, kwasy tluszczowe, oleje, witaminy, aminokwasy, antyutleniacze, wlókna, etc.), dajacych produkty o mniejszym ska zeniu mykotoksynami i o ni zszej zawartosci skladników niejadalnych, a takze nie powoduj acych tak silnego zanieczyszczenia srodowiska jak obecnie. Polepszenie plonu i bezpieczenstwa produktów ro slinnych Zamierzenia te pozwola na zwiekszenie globalnego bezpieczenstwa zywnosciowego poprzez mozliwosc produkcji wystarczaj acej ilo sci zywnosci. Osiagniete to zostanie poprzez wzrost produktywnosci ziemi uzytkowanej rolniczo i nierolniczo, zmniejszenie strat plonów wywolanych chorobami i oddzialywaniem zmiennych czynników pogodowych, ograniczenie chemizacji, poprawe wlasciwosci przechowalniczych i przetwórczych oraz zapobiezenie stratom towarzyszacym kolejnym etapom przetwarzania zywnosci i paszy. Zwiekszenie produktywnosci umozliwi z kolei lepsza gospodark e przestrzenna na obszarach wiejskich. Zwiekszenie zawartosci uzytecznych skladników roslinnych Cel ten zostanie osiagniety w nastepstwie wytworzenia roslin, które – po zbiorze, transporcie, przechowaniu i przetworzeniu – beda nadal zródlem produktów o doskona lej jakosci. Zwiekszenie bioróznorodno sci obszarów wiejskich Zostanie zrealizowane dzieki wprowadzeniu do uprawy roslin, które nie wymagaja duzych nakladów w zakresie zabieg ów agrotechnicznych i przetwórstwa. Zapobiegnie to erozji gleby, spowoduje zmniejszenie nak ladów na rolnictwo oraz zredukuje zuzycie energii i wody. Rozszerzenie zmiennosci genetycznej roslin uprawnych Jest to szansa na zwiekszenie róznorodno sci ro slin uprawnych, co z kolei pozwoli na pozyskanie nowych rodzaj ów zywnosci, o nieznanych dotad wartosciach smakowych i odzywczych. 7. Szczególowe propozycje tematów - „Oddzialywanie organizmów transgenicznych na srodowisko oraz zdrowie czlowieka. ” Konieczno sc podj ecia tych zagadnien byla proponowana przez program Foresight ”Zdrowie i Zycie” (2004) oraz Krajowa Strategie Ochrony Przyrody [26]. - „Wytworzenie roslin o zwiekszonej wartosci dla pozyskiwania energii” - „Wytworzenie roslin umozliwiajacych wytwarzanie nowych produktów” - „Zewnetrzne przesylanie sygnalów pomiedzy roslinami jako element rozwoju technologii produkcji ” - „Nowe mikroorganizmy niepatogeniczne sprzyjajace rozwojowi nowoczesnej produkcji ro slinnej” 8. Sugestie konkretnych dzialan Ze wzgledu na znaczacy potencjal w postaci duzej liczby absolwentów studiów wyzszych z kierunku biotechnologia oraz mlodych doktorów nale zy uruchomic, wzorem wczesniejszych dzialan podj etych w innych krajach europejskich np. Niemczech, forme bezzwrotnych kredytów na zakladanie ma lych firm biotechnologicznych. Podstaw a strategii finansowania badan rozwojowych z zakresu agrobiotechnologii powinny byc przede wszystkim efekty grup badawczych w formie patentów i wlasnych konstrukcji lub jednoznaczna gwarancja dostepnosci w przypadku uzycia komercyjnego. Istnieje potrzeba skoordynowania dzialan w zakresie biotechnologii w og óle, w tym agrobiotechnologii, co uczynilo wiele krajów. Na przyklad w Australii wiele lat temu powolano Center for Application of Molecular Biology In Agriculture (CAMBIA), który jest obecnie jednym z wiodacych osrodków nie tylko w zakresie agrobiotechnologii. Osrodek ten m.in. wprowadza na rynek swiatowy serie wlasnych wektorów i innych produktów, co stawia ten kraj wsród liderów biotechnologii rolniczej. Istnieje pilna potrzeba stworzenia takiego osrodka w Polsce, co postulowano w odniesieniu do calej biotechnologii w opracowaniu pod kierunkiem prof. A. Podhajskiej [27]. 9. Analiza SWOT (Stregths, Weaknesses, Opportunieties, Threats) w zakresie agrobiotechnologii w Polsce , Silne strony: - Corocznie pojawia si e na rynku duza liczba mlodych, dobrze wyksztalconych specjalistów - Nowoczesny przemysl przetwórczy Szanse: - Rolnictwo nastawione na technologie pozbawione chemii - Istnienie przemys lu nasiennego z dobrymi tradycjami - Pojawienie sie prywatnych firm hodowlanonasiennych - Podjecie przez rolnictwo nowych zadan w sferze produkcji surowców, a przede wszystkim odnawialnych zródel energii - Znaczacy potencjal przemyslu nasiennego Slabe strony: - Rozproszenie potencjalu badawczego, slaba koordynacja dzialan i koncentracja tematyki - Bardzo zróznicowana infrastruktura i nowoczesnosc dzialania - Brak realnych mozliwosci podj ecia samodzielnej dzialalnosci - Wlascicielem jest w wiekszosci kapita l zagraniczny Zagrozenia: - Nieprzychylne, dla biotechnologii zwiazanej z GMO, polityka i prawo - Zle skojarzenia biotechnologii dotyczacej GMO wsród producentów, szczególnie drobnych - Zla struktura wlasnosciowo-organizacyjna, spore rozdrobnienie i brak jasnej polityki w tym zakresie - Slaba kondycja ekonomiczna oraz wydluzajacy sie stan przeobra zen organizacyjnych - W wiekszosci nieznane pozostaja stabilnosc i nastawienie na innowacyjnosc - Wybór odpowiednich priorytetów i koncentracja badan w d luzszej skali czasowej 10. Konkluzje Agrobiotechnologia jest cz escia biotechnologii, która bardzo dobrze wpisuje sie w tworzenie gospodarki opartej na wiedzy w dziedzinie rolnictwa i rozwijaniu tak zwanej zielonej gospodarki. Polska jest zywotnie zainteresowana realizacja takich dzia lan, ze wzgl edu na znaczenie, jakie rolnictwo zajmuje w naszej gospodarce. Pelne wykorzystanie potencja lu, który oferuje agrobiotechnologia wymaga szeregu skoordynowanych dzialan, zarówno w sferze organizacji i finansowania badan, jak i przemyslu hodowlano-nasiennego oraz samego rolnictwa. Preferowane kierunki dzialan powinny sie koncentrowac na rozwoju nowych metod i technologii umo zliwiajacych spelnienie przez rolnictwo nowych oczekiwan co do zakresu i jakosci produkcji. Obejmuj a one przede wszystkim: zmniejszenie wplywu czynnik ów srodowiskowych na rolnictwo, surowce odnawialne, wytworzenie wydajniejszych biopaliw, polepszenie koegzystencji roslin, polepszenie monitoringu roslin. 11. Summary Agrobiotechnology, the part of agricultural biotechnology, can be defined as application of the newest discoveries in plant science to meet human needs. The unique ability to convert the carbon dioxide and water to the number of organic compounds and oxygen by means of photosynthesis makes plants the fundamental component determining animal and human existence. The development of plant domestication and breeding abilities is tightly linked to civilization progress and growth of human population. At present day the living of billions of people is critically dependent on the advances in plant sciences and the growth of plant products contribution to global economy. In this review five main branches of agrobiotechnology are described: the clonal propagation of plants, the molecular diagnostics of plants and interacting microorganisms, the biotechnological breeding techniques, GMO varieties and the application of nonpathogenic microorganisms in crop cultivation. In business terms these agrobiotechnology activity areas are the part of the seed industry, which is a very important component of Polish and European economy. In the face of new demands to agriculture the importance of agrobiotechnology should continue to grow. In agriculture the most promising new areas are the elaboration of new environmentally safe technologies including the development of biomass energy production. Agrobiotechnology is indispensable to achieve these goals and converting the agriculture into the green economy. The specific problems to be solved include: reduction of environmental impact on agriculture, renewable biomass sources, biofuel efficacy, better coexistence of plants, improved monitoring of plants, higher content of useful compounds in plants, higher yield and safety of plant products, higher quality of food and forage, diversified germplasm of crop plants, improvement of biodiversity on rural areas. The GMO varieties, one of the newest achievements of agrobiotechnology, are not cultivated in Europe regardless of growth in global GMO acreage, which had recently exceeded 1% of cultivated area for arable plants. This fact deprives European farmers of GMO benefits what makes their products less competitive on markets and causes the agrobiotechnology innovation outflow from EU to mainly US. This is for instance manifested by European companies, which had recently relocated 30% of their investments in agrobiotechnology R&D projects, to countries with more favorable regulations related to the GMO. This brain drain resulting solely from the political reasons should be stopped in order to improve competitiveness of European agriculture and seed industry. 12. Conclusions The agrobiotechnology, a part of biotechnology, is contributing to knowledge-based economy in the field of agriculture agriculture and to the “green economy” development. Poland has a vital interest in carrying out the researches in agrobiotechnology because of the importance of agriculture for our economy. The efficient exploitation of the agrobiotechnology capabilities requires many coordinated activities both in the management and financing of research, seed industry and agriculture. The new developments in the agrobiotechnology should concentrate on the methods and technologies fulfilling current demands including renewable biomass and quality products. The main of them are: the reduction of environmental impact on agriculture, renewable biomass sources, biofuel efficacy, better coexistence of plants, improved monitoring of plants. 13. Literatura 1. Sznajder M. (2002) Niezbednosc reformy struktur zwiazanych z kszta lceniem rolniczym na Akademii Rolniczej w Poznaniu. Wiesci Akad. 3: 7-9 2. Malepszy S. (2002) Agrobiotechnologia i realizm, Zeszyty Problemowe Postepów Nauk Rolniczych 488: 71-81 3. European Technology Platform on Food for Life: The vision for 2020 and beyond, July 2005 (see http://etp.ciaa.be) 4. European Commission, Plants for the Future: 2025 A European vision for plant genomics and biotechnology, ISBN 92-894-8455-1, Brussels, June 2004 5. European Forest-Based Sector Technology Platform, Vision 2030: Innovative and sustainable use of forest resources, Brussels, February 2005 6. Schenkelaar P. (2005) The cmpetitiveness of the agri-business for R&D sector in the EU, 20 September 2005 7. Duczmal K. (2000) Rozwazania o krajowym przemysle nasiennym, 57 -69.W: „Przejscie z gospodarki planowej do rynkowej w hodowli roslin i nasiennictwie oraz w ich naukowym zapleczu – osiagniecia i problemy”. Materia ly z konferencji; Warszawa, SGGW 12 kwietnia 2000r. 8. Olejniczak J. (2000) Dzialalnosc Agencji Wlasnosci Rolnej Skarbu Panstwa dla uksztaltowania sie przedsiebiorstw hodowlano-nasiennych efektywnie zabezpieczajacych potrzeby polskiego rolnictwa, osi agniecia i problemy. 10-21. W: „Przejscie z gospodarki planowej do rynkowej w hodowli roslin nasiennictwie oraz w ich naukowym zapleczu – osiagniecia i problemy”. Materia ly z konferencji; Warszawa, SGGW 12 kwietnia 2000r 9. Che lkowski J. (2000) Naukowe zaplecze hodowli roslin w roku 2000, 30-40. W: „Przejscie z gospodarki planowej do rynkowej w hodowli roslin i nasiennictwie oraz w ich naukowym zapleczu – osiagniecia i problemy”. Materia ly z konferencji; Warszawa, SGGW 12 kwietnia 2000r 10. Podlaski S. (2000) Aktualne i przyszle zadania uczelni rolniczych wspierajace hodowle roslin i nasiennictwo, 49-56. W: „Przejscie z gospodarki planowej do rynkowej w hodowli roslin i nasiennictwie oraz w ich naukowym zapleczu – osiagniecia i problemy”. Materia ly z konferencji; Warszawa, SGGW 12 kwietnia 2000r 11. Precautionary Expertise for Genetically-modified Crops (2002-2004); A European research project co -ordinated by the Biotechnology Policy Group, Centre for Technology Strategy, Open University (UK) and funded by the European Commission, Quality of Life Programme, socio economic aspects; http://technology.open.ac.uk/cts/peg/index.htm 11. Gianessi, L. et al., (2001) Plant Biotechnology – Current and Potential Impact for Improving Pest Management in US Agriculture, National Center for Food and Agricultural Policy, Washington, See http://www.ncfap.org/ 12. Agronomic and environmental impacts of the commercial cultivation of glyphosate -tolerant soybean in the USA, by Centre for Agriculture and Environment (CLM) & Schenkelaars Biotechnology Consultancy (SBC), in commission of the Productboards Margarins, Fats and Oils (MVO), Grains, Seeds and Pulses (GZP) and Animal Feed (DV), The Netherlands, July 2001. See http://www.sbcbiotech.nl/ 13. Accessible via the USDA Economic Researches Service’s “Key Topics” page on biotechnology: http://www.ers.usda.gov/ 14. Benbrook C.M., Genetically Engineered Crops and Pesticide Use in the United States: The First Nine Years, BioTech InfoNet Technical Paper Number 7, October 2004 15. Sankula S. et al., Impacts on US Agriculture of Biotechnology-Derived Crops Planted in 2003 – An Update of eleven case studies, National Center for Food and Agricultural Policy, Washington, October 2004. See http://www.ncfap.org/ 16. Gianessi L. et al., (2002) Plant Biotechnology – Current and Potential Impact for Improving Pest Management in European Agriculture, National Center for Food and Agricultural Policy, Washington. See http://www.ncfap.org/ 17. Phipps R.H. et al., (2002) Environmental benefits of genetically modified crops: Global and European perspectives on their ability to reduce pesticide use, Journal of Animal and Feed Sciences, 11, 1 -18 18. Bennett R. et al., (2004) Environmental and human health impacts of growing genetically modified herbicide-tolerant sugar beet: a life -cycle assessment, Plant Biotechnology Journal. [doi: 10.1111/j.1467-7652.2004.00076.x] 19. Flannery M.-L. et al., (2005) An Economic Cost-Benefit Analysis of GM Crop Cultivation: An Irish Case Study, The Journal of Agrobiotechnology Management & Economics (AgBioForum), Vol 7, 4, Article 1 20. Demont M.J. et al., (2004) “Ex ante Welfare Effects of Agricultural Biotechnology in the European Union: The Case of Transgenic Herbicide Tolerant Sugarbeet.” Evenson, R.E. et al. (eds.), pp: 239 -255. Wallingford, UK: CABI Publishing 21. Demont M. et al., (2004) First impact of biotechnology in the EU: Bt maize adoption in Spain, Ann. Appl. Biol. 145:197 -207 22. Demont M. et al., Potential Impact of Biotechnology in Eastern Europe: Transgenic Maize, Sugar Beet, and Oilseed Rape in Hungary, European Union Welfare Effects of Agricultural Biotechnology (EUWAB) Project, January 2005. See < a href=http://www.agr.kuleuven.ac.be/aee/clo/euwab.htm target=new>http://www.agr.kuleuven.ac.be/aee/clo/euwab.htm 23. Brookes G., Anio l A., (2005) The farm level impact of using GM agronomic traits in Polish arable crops. Biotechnologia 1(68); 7-46 24. Burke J.F., Thomas S.M. (1997) Agriculture is biotechnology's future in Europe. Nature Biotechnology 15: 695 -956 25. Krajowa strategia ochrony i umiarkowanego uzytkowania róznorodnosci biologicznej wraz z Programem dzialan (dokument zatwierdzony przez Rade Ministrów w dniu 25.02.2003r,) wydane przez Ministerstwo Srodowiska, Wydawnictwo DjaF, Kraków, 1-59 26. Raport diagnostyczny rozwoju biotechnologii w Polsce (2003) pod kierownictwem A. Podhajskiej, Centrum Rozwoju Technologii w Gdansku. --powrót do spisu tresci-- ROZDZIAL V KIERUNKI ROZWOJU BIOTECHNOLOGII PRZEMYSLOWEJ prof. dr hab. STANIS LAW BIELECKI Instytut Biochemii Technicznej Politechnika Lódzka Kierunki rozwoju biotechnologii przemys lowej Stanis law Bielecki, Ewa Gromek, Maria Wozniak, Tomasz Kapela, Sylwia Gorlach Politechnika Lódzka STRESZCZENIE Podstawowym celem raportu jest wskazanie kierunków rozwoju biotechnologii przemyslowej w Polsce do 2013r poprzez analize stanu obecnego, z uwzglednieniem potencjalu istniejacego zarówno w przemysle, jak i w nauce, a takze poprzez zbadanie swiatowych i europejskich tendencji rozwojowych. W tym celu opracowanie wykorzystuje aktualna literature krajowa i zagraniczna, zasoby internetowe, a tak ze badania ankietowe przeprowadzone wsród przedsiebiorców i przedstawicieli nauki. Biotechnologia przemys lowa zawiera w sobie ogromny potencjal aplikacyjny; pozwala na ukierunkowanie przemys lu na nowe produkty badz na zmian e procesów technologicznych. Biotechnologia przemyslowa daje istotne korzysci ekologiczne: nie powoduje wzrostu efektu cieplarnianego, wykorzystujac odnawialne surowce roslinne wspiera sektor rolniczy, wytwarza produkty biodegradowalne, zmniejsza ilo sc odpadów chemicznych i zuzycie toksycznych chemikaliów. Zastapienie syntezy chemicznej biosynteza zdecydowanie upraszcza proces, prowadzi do zmniejszenia zuzycia energii i wody, co jest r ównoznaczne ze znaczna redukcj a kosztów. Ogólnoswiatow a tendencja jest uznawanie biotechnologii przemyslowej za rzadowy priorytet, co prowadzi do podejmowania inicjatyw majacych na celu zgromadzenie informacji na temat bada n prowadzonych w tym obszarze i wypracowanie wspólnej strategii rozwoju tego dzialu biotechnologii. Potwierdzeniem wagi, jak a srodowiska naukowe i przemyslowe w Europie przywiazuja do biotechnologii przemyslowej jest umieszczenie tego obszaru badan wsród priorytetów tematycznych 7 Programu Ramowego. W Polsce takze sa podejmowane inicjatywy majace na celu integracje i aktywizacje dzialan w obszarze biotechnologii przemyslowej, a w opracowanym w 2005 roku Krajowym Programie Ramowym mo zna r ówniez znalezc niewielki zapis o rozwoju biotechnologii przemyslowej. Na podstawie bada n ankietowych przeprowadzonych dla cel ów sporzadzenia niniejszego raportu mozna stwierdzic, ze baza materialna przedsiebiorstw zaangazowanych w biotechnologie przemyslowa jest bardzo zróznicowana, a bariera finansowa jest najczesciej wskazywana przez przedsi ebiorstwa przeszkod a w rozwoju. Mimo barier, czesc przedsiebiorstw wykazuje zainteresowanie róznymi dziedzinami biotechnologii przemyslowej (najczesciej jednak majac bardzo tradycyjne podej scie) przy planowaniu dalszych inwestycji. W celu identyfikacji tych ga lezi polskiego przemyslu, które maja najwieksze szanse na szybkie wdrazanie i rozwijanie rozwiazan biotechnologicznych, szczególnie w tak krótkiej perspektywie czasowej, nalezy uwzgl ednic istniej aca infrastrukture, dostepne surowce i zaplecze intelektualne. Najbardziej usprawiedliwionym wydaje sie inwestowanie w rozw ój biopaliw, poszukiwanie, opracowywanie i produkcje nowych biokatalizatorów, biopolimerów, wprowadzanie technologii „bio” w farmacji i biotechnologie srodowiskow a. We wszystkich tych przypadkach doswiadczenie i potencjal polskich plac ówek badawczych sa duze, wstepna analiza pozwala znalezc surowiec, a funkcjonujace zaklady produkcyjne ju z w tej chwili sa w stanie przy niedu zych nakladach wykorzystywac osiagniecia biotechnologiczne. Jednoczesnie wszystkie wspomniane dzia ly posiadaja duze mo zliwosci rozwojowe gwarantuj ace ich doskonalenie w przyszlosci. Szereg spo sród proponowanych galezi przemyslu z racji specyfiki produkcji od dawna stosuje (b adz w przesz losci stosowalo) metody biotechnologiczne (np. w produkcji etanolu czy farmaceutyków). Niestety, istniejace trudnosci róznej natury (legislacyjne, ekonomiczne etc.) stoj a na przeszkodzie rozwijaniu ich na szersza skale, co stawia Polske wsród krajów najmniej zaawansowanych przemyslowo. Trendy swiatowe jednoznacznie i bezdyskusyjnie wskazuja biotechnologie jako jedna z kluczowych nauk majacych decydowac o ksztalcie przemyslu w przysz losci. Najwazniejsze w chwili obecnej jest zmienienie niekorzystnego obrazu tak, aby równiez polski przemysl i polska gospodarka mogly korzystac z zaawansowanych, przyjaznych srodowisku i obdarzonych niezwyklym potencja lem rozwojowym metod biotechnologicznych. Rozw ój biotechnologii przemyslowej w Polsce zalezy od wielu czynników. Najwazniejszym jest rozwój badan w obszarach: nowe enzymy i mikroorganizmy dla procesów przemyslowych, jak i dla ochrony srodowiska, genomika mikroorganizmów i bioinformatyka, inzynieria i modelowanie szlaków metabolicznych, funkcja i optymalizacja biokatalizatorów, projektowanie procesów wykorzystujacych biokatalizatory, inzynieria bioprocesowa, procesy izolacji i oczyszczania. Te kierunki badawcze znalazly sie takze w Strategic Research Agenda w Europie. W wiekszosci z nich latwo moga sie odnale zc równiez polskie grupy badawcze. Biorac pod uwage istniejaca infrastrukture, dostepne surowce i zaplecze intelektualne, wsród produktów biotechnologii przemyslowej o potencjalnie najwiekszym znaczeniu dla polskiej gospodarki nalezy wymienic bioetanol (z surowców skrobiowych i lignocelulozowych), biodiesel, biokatalizatory (np. enzymy do produkcji etanolu, biodiesla, dla przemys lu tekstylnego czy spo zywczego), biomateria ly/biopolimery/biokompozyty i biofarmaceutyki. Brak inwestycji w badania i nowe technologie zwiazane z biotechnologia przemyslowa oraz brak odpowiedniej polityki wspierajacej biotechnologi e przemyslowa sa najpowazniejszymi zagrozeniami dla rozwoju tego sektora gospodarki. Konieczne jest utworzenie jednolitego programu rozwoju biotechnologii przemyslowej w Polsce z odpowiednim wsparciem finansowym oraz otoczeniem prawnym. 1. Wprowadzenie 1.1. Czym jest biotechnologia przemyslowa? Obecnie biotechnologie dzieli sie umownie na biotechnologie w ochronie zdrowia, zwana tez biotechnologia medyczna lub czerwon a; biotechnologie wykorzystywana w rolnictwie, zwana tez agrobiotechnologi a lub biotechnologi a zielon a i biotechnologie przemyslowa, zwana tez biotechnologia biala W niniejszym opracowaniu, dotyczacym tej ostatniej kategorii biotechnologii, wykorzystuje sie definicje biotechnologii przemyslowej uzywana przez EuropaBio (www.europabio.org ) Nie jest ona uznawana za pelna przez wszystkich przedstawicieli nauki, lecz w chwili obecnej jest to definicja najczesciej uzywana w analizach dotyczacych biotechnologii przemyslowej, a wiec pozwala ona na porównanie sektorów istniejacych w róznych panstwach. Wedlug EuropaBio biotechnologia przemyslowa (biala biotechnologia) jest definiowana jako nowoczesne zastosowania biotechnologii dla zrównowazonego przetwarzania i produkcji chemikaliów, materialów i paliw. Wykorzystywane sa w niej enzymy i mikroorganizmy do wytwarzania produktów w sektorach takich jak przemys l chemiczny, farmaceutyczny, spozywczy, paszowy, celulozowo-papierniczy, wlókienniczy, energetyka oraz w ochronie srodowiska. Biotechnologia przemys lowa daje równiez istotne korzysci ekologiczne: - nie powoduje wzrostu efektu cieplarnianego, - wykorzystujac odnawialne surowce roslinne wspiera sektor rolniczy, - wytwarza produkty biodegradowalne, - zmniejsza ilosc odpadów chemicznych i zu zycie toksycznych chemikaliów. Podstawowym celem raportu jest wskazanie kierunków rozwoju biotechnologii przemyslowej w Polsce do 2013 roku poprzez analize stanu obecnego, z uwzglednieniem potencjalu istniejacego zarówno w przemysle, jak i w nauce, a takze poprzez zbadanie swiatowych i europejskich tendencji rozwojowych. W tym celu opracowanie wykorzystuje aktualna literature krajowa (m.in. Raport diagnostyczny biotechnologii w Polsce, Centrum Transferu Technologii w Gda nsku opracowany pod kierownictwem Pani Profesor Anny J. Podhajskiej z 2003 r.) i zagraniczna, zasoby internetowe, a tak ze badania ankietowe przeprowadzone wsród przedsiebiorców i przedstawicieli nauki. Niniejsze opracowanie skupia sie na kwestiach dotyczacych rozwoju technologii, pomijajac aspekty zwiazane z nauczaniem biotechnologii i kadrami jednostek naukowo-badawczych zaangazowanymi w badania, gdy z zostaly one opisane w wyzej wspomnianym raporcie. 1.2. Znaczenie i rola biotechnologii przemys lowej „Wchodzimy w Ere Bioterialów1. Biala biotechnologia – glówna sila transformujaca przemysl na skale swiatow a. Naszym celem jest zrównowazony rozwój, oparty na surowcach odnawialnych i bioenergii ” – tak podsumowano pierwszy Swiatowy Kongres Biotechnologii Przemyslowej i Bioprzetwarzania, który odbyl sie w ubieglym roku w Orlando na Florydzie [1]. Trudno przeceni c donios losc dokonujacego sie obecnie przelomu technologicznego wynikajacego z koniecznosci zrównowazonego rozwoju. Biotechnologia przemyslowa daje szanse na zmniejszenie zanieczyszczenia srodowiska oraz zachowanie i tak juz drastycznie zdewastowanych, z kazdym dniem zanikaj acych zasob ów naturalnych, a wszystko to przy zdecydowanie nizszych kosztach niz w przypadku proces ów przemyslowych opartych na syntezie chemicznej. Szansa ta zostala juz dostrze zona zarówno przez Komisj e Europejska, która dyskutujac o Siódmym Programie Ramowym wprowadzila termin „bio gospodarka oparta na wiedzy ”2 [2,3], jak i Organizacj e Wspólpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) [4], Organizacj e Przemyslu Biotechnologicznego (BIO) [5], Rad e ds. Strategii Biotechnologicznej w Japonii [6]. Biotechnologia zawiera w sobie ogromny potencja l aplikacyjny, którego wykorzystanie w przemy sle nie ogranicza sie do zmiany sposobu wytwarzania czy tez ulepszania juz istniejacych produktów, lecz umozliwia takze tworzenie zupe lnie nowych. Atrakcyjnosc biotechnologii przemyslowej dla przedsiebiorców przejawia sie w tym, ze jej zastosowanie jest jednoznaczne z obni zeniem kosztów produkcji oraz otwiera droge do nowych rynków zbytu dla innowacyjnych produktów, które – w przeciwienstwie do produktów biotechnologii czerwonej – mog a trafic na rynek znacznie szybciej (obecnie nowe technologie mozna przeprowadzic ze skali laboratoryjnej do zastosowania w przemy sle w ciagu dwóch do pieciu lat, natomiast w przypadku leków czas ten nierzadko przekracza dekade). Biotechnologia przemyslowa, nazywana niekiedy „trzecia fala w biotechnologii ”, moze wywrzec wiekszy wplyw na swiat niz dwie poprzednie „fale” (biotechnologia medyczna i agrobiotechnologia), jesli tylko udaloby sie rozwinac w pelni jej potencja l. Glównym narzedziem biotechnologii przemyslowej sa enzymy, których wlasciwosci (róznorodno sc katalizowanych reakcji, specyficznosc dzialania, brak produktów ubocznych, efektywnosc i energooszczednosc) sklaniaja do przewidywania, ze juz wkrótce zastapia, w wielu przypadkach, tradycyjne katalizatory chemiczne. Firmy biotechnologiczne stosuja coraz doskonalsze techniki w celu odkrycia i ulepszania enzymów obecnych w naturze. Nikt nie jest w stanie oszacowac, ile nieznanych jeszcze aktywno sci enzymatycznych kryje si e w s labo poznanych ekosystemach, takich jak lasy tropikalne, gorace zródla, okolice podbiegunowe, g lebiny oceanów, polarne i gorace pustynie, a nawet wieczna zmarzlina. Jest wysoce prawdopodobne, ze przynajmniej niektóre z tych aktywnosci mog lyby skierowac przemysl biotechnologiczny na nowe tory, prowadzace do innowacyjnych produktów, a takze dajace poczatek zupelnie nowym ga leziom przemyslu. Z cala moca nalezy podkreslic, ze uwidacznia si e luka technologiczna, pomiedzy Polska a krajami rozwinietymi w wykorzystaniu mozliwosci biotechnologii przemyslowej. Przyczyna tego zjawiska lezy w niezmiernie szybkim tempie jej rozwoju na swiecie. Wyeliminowanie tej luki poprzez wprowadzenie nowych technologii do funkcjonujacych procesów przemyslowych przyspieszyloby osiagniecie nadrzednego celu, którym jest zrównowazony rozwój. Przemys l chemiczny przez ostatnie kilkadziesiat lat intensywnie poszukiwal drogi do tego typu rozwoju. Wydaje si e, ze biotechnologia przemyslowa moze zapewnic taki rozwój. Dlatego tez w Europejskiej Platformie Technologicznej Zrównowazonej Chemii [7], Sekcja Biotechnologii Przemys lowej jest jednym z jej trzech filarów. Biotechnologia przemyslowa przeksztalca odnawialne surowce w produkty uzyteczne dla spoleczenstwa mniejszym kosztem, w harmonii ze srodowiskiem naturalnym; co wiecej, otwiera droge do produktów, które leza poza zasiegiem syntezy chemicznej. Rola bialej biotechnologii jako kluczowego elementu w sieci o zasiegu paneuropejskim otwiera jej droge do ekspansji poza dotychczasowe pola zastosowan. „Czysta, innowacyjna, konkurencyjna3 ” – z taka etykietka, przyznan a przez European Environmental Action Plan (ETAP) [8], biotechnologia przemyslowa ma wszelkie szanse na realizacje swego potencjalu. (Ryc. 1). -------------------------------------------------------1 BIOTERIAL = BIOtechnologia + maTERIAL; synonim biomaterialu 2 Knowledge-based bioeconomy 3 „Clean, clever and competitive” -------------------------------------------------------- Rysunek 1. Potencjal biotechnologii przemyslowej i jej powiazania z r óznymi sektorami przemyslu. 1.2.1. Wartosc dodana biotechnologii przemyslowej Przemysl chemiczny jest jednym z najwiekszych sektorów przemyslowych w Polsce. Jego produkcja stanowi 6% produkcji calego przemyslu w 2004 r. [9], utrzymujac sie na podobnym poziomie przez ostatnie dziesiec lat. Przemysl chemiczny zatrudnia 1,3% osób pracujacych. Biotechnologia przemys lowa pozwala na ukierunkowanie produkcji przemyslu chemicznego na nowe produkty badz na zmiane procesów technologicznych. Oszacowano, ze do 2010 roku ilosc produktów przemyslu chemicznego wytwarzanego w bioprocesach wzrosnie w Europie z 10% do 20% [10]. Rozwój przemyslu biotechnologicznego wplywajac na rozwój przemyslu chemicznego moze spowodowac wzrost zatrudnienia w tym sektorze. Biotechnologia przemys lowa, mimo iz mamy dlugie tradycje w niektórych jej dzialach, jest w Polsce dziedzina stosunkowo m loda, z czego wynika trudnosc rozróznienia pomiedzy osobami ksztalcacymi sie w zakresie biotechnologii przemyslowej, a osobami specjalizujacymi sie w innych obszarach biotechnologii, lecz rosn ace zainteresowanie mlodych os ób (student ów drugiego oraz trzeciego stopnia ksztalcenia1 ) kierunkami biotechnologicznymi pozwala na prognozowanie intensywnego rozwoju edukacji z zakresu biotechnologii przemyslowej. Najbardziej dynamicznie rozwija sie biotechnologia sluzaca ochronie zdrowia [11]. Inzynieria genetyczna umozliwia uruchomienie przemyslowej produkcji wielu cennych biofarmaceutyków (np. hormonów). Trudno oszacowac wplyw biotechnologii przemyslowej na ochrone zdrowia w Polsce, ale na pewno mozna stwierdzic, iz w tak duzym obszarze znajdzie si e powazny rynek na produkty biotechnologiczne. Coraz cz esciej biotechnologiczne metody stosowane s a do oczyszczania scieków [11] (zloza zraszane, filtry biologiczne, osad czynny), bioutylizacji odpadów organicznych (biogaz) i usuwania odorów z gazów odlotowych (filtry biologiczne, biopluczki). Nalezy podkreslic, ze biotechnologia przemyslowa umozliwia racjonalne i ekonomiczne wykorzystywanie odnawialnych zasobów surowca w procesach technologicznych bez naruszania r ównowagi w srodowisku przyrodniczym. W zwiazku z rosnaca swiadomo scia spoleczna i zaostrzaniem sie norm dotyczacych ochrony srodowiska2, biotechnologia przemyslowa ma coraz wiekszy wplyw na jednostki gospodarcze zajmuj ace sie oczyszczaniem i utylizacj a odpadów oraz przetwarzaniem surowców wtórnych. W biotechnologii przemyslowej moga byc stosowane procesy, których wynikiem jest mniejsze zuzycie wody i energii w przemy sle chemicznym, papierniczym, wlókienniczym oraz w przemysle zwiazanym z wydobyciem i przetwórstwem metali i minera lów. Biotechnologia przemyslowa usprawnia procesy produkcji poprzez zastosowanie enzymów, obnizenie poziomu szkodliwych substancji ubocznych, co prowadzi do zmniejszenia obciazenia srodowiska. Mikroorganizmy s a wykorzystywane w przemysle mleczarskim, piekarniczym i przetwórstwie miesa. Procesy biotechnologiczne sa stosowane w produkcji substancji stabilizujacych lub polepszajacych wartosci odzywcze i walory smakowe. Bez procesów biotechnologii przemyslowej nie byloby mozliwe powstawanie i produkcja pre-, pro- i nutraceutyków. Zastosowanie enzymów do przetwarzania surowców i gotowych wyrobów w lókienniczych umo zliwia wprowadzenie nowych, tanszych technologii w mniejszym stopniu zatruwajacych srodowisko naturalne (mniej szkodliwe substancje w procesie farbowania i obróbki tekstyliów) oraz wytwarzanie nowych produktów. Zastosowanie nowych bioprocesów i odnawialnych surowców doprowadzi do zmniejszenia zanieczyszcze n i obciazenia srodowiska spowodowanych wydobywaniem kopalin i produkcja energii. Procesy biotechnologiczne moga sluzyc do wytwarzania nowych zródel energii. Rozw ój biotechnologii przemyslowej wplywa korzystnie na rolnictwo poprzez utworzenie rynku zbytu dla surowców odnawialnych, które sa uprawiane w Polsce, a dotychczas byly czesciowo wykorzystywane jedynie w przemysle spozywczym, paszowym czy gorzelnictwie. W zwiazku ze znacznym zatrudnieniem w tym sektorze w Polsce i duzym area lem ziemi rolniczej, biotechnologia przemyslowa bedzie stanowic szanse rozwoju rolnictwa. Scisle zwiazany z rozwojem biotechnologii przemyslowej jest rozw ój bioinformatyki (biochipy, badania genomów, tworzenie baz danych, modelowanie), która dostarcza biotechnologom coraz efektywniejsze narzedzia do gromadzenia, przetwarzania i interpretowania danych. Ten dynamicznie rozwijajacy sie obszar nauki jest niezbednym elementem do konstrukcji nowych biokatalizatorów, rozwoju biologii systemów i biologii syntetycznej, jak tez modelowania i optymalizacji procesów biotechnologii przemyslowej. Poza oddzialywaniem na rozw ój poszczeg ólnych branz przemyslu, biotechnologia przemyslowa wplywa na stan gospodarki krajowej poprzez generowanie nowych, innowacyjnych produktów i efektywne procesy technologiczne. Dynamiczny rozwój tej ga lezi biotechnologii pozwala na utworzenie nowych miejsc pracy równiez w pokrewnych przemyslach, szczególnie w rolnictwie, chemii, informatyce, ochronie srodowiska i energetyce. 2. Biotechnologia przemyslowa w Unii Europejskiej 2.1. Europejska Przestrze n Badawcza w obszarze biotechnologii przemyslowej W ramach konkursu og loszonego przez Komisj e Europejska w obszarze Szóstego Programu Ramowego podj eto w Europie inicjatyw e utworzenia Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA) biotechnologii przemyslowej. W pazdzierniku biezacego roku zlozono projekt pt. „Utworzenie Europejskiej Przestrzeni Badawczej w obszarze biotechnologii przemyslowej”, który obecnie przeszed l pozytywnie wszystkie etapy ewaluacji. Projekt ten ma na celu stworzenie europejskiej przestrzeni badawczej w obszarze biotechnologii przemyslowej poprzez: - stymulowanie i wspomaganie dzialan koordynacyjnych pomiedzy narodowymi i regionalnymi programami naukowymi i badawczymi oraz wypracowanie wspólnych propozycji, - koordynacje dzialan z Europejska Platforma Technologiczn a Zrównowazonej Chemii, a szczególnie z Sekcja Biotechnologii Przemyslowej, dzialajaca w ramach tej platformy, - zwiekszenie skutecznosci w ustalaniu programów badawczych i zarz adzaniu badaniami, - bliska wspólprace z przemyslem, - wypracowanie wspólnego stanowiska w odniesieniu do problem ów spo lecznych. Ostatecznym i najwazniejszym celem projektu ERA-IB jest utworzenie sieci, która bedzie stanowila podstaw e dla dlugofalowej wspólpracy naukowej i badawczej w obszarze biotechnologii przemyslowej w Europie. 2.2. Europejska Platforma Technologiczna Zrównowazonej Chemii – The European Technology Platform on Sustainable Chemistry (SusChem ETP) Europejska Platforma Technologiczna Zrównowazonej Chemii zostala utworzona w lipcu 2004 r. przez European Chemical Industry Council (CEFIC), the European Association for Bioindustries (EuropaBio) i Komisje Europejska. Glównym celem dzialania platformy jest wspieranie dlugoterminowej strategii rozwoju europejskiego przemyslu chemicznego jako calosci poprzez zapewnienie odpowiednich bod zców stanowiacych zachete do unowoczesniania stosowanych obecnie proces ów chemicznych. Dzia lania platformy s a koordynowane przez przedstawicieli europejskiego przemys lu chemicznego. Uczestnicy platformy wyznaczyli trzy technologie, które sa kluczowe dla zapewnienia konkurencyjnosci i zrównowazonego rozwoju nowoczesnego przemyslu chemicznego w Europie. Jedna z nich jest wlasnie biotechnologia przemyslowa, a uznajac waznosc tego filaru, uczestnicy platformy utworzyli specjalna sekcje biotechnologii przemyslowej (Section IB, ETPS-IB) w strukturze platformy. G lównymi uczestnikami Platformy sa EuropaBio, która reprezentuje europejski przemysl biotechnologiczny, oraz Sekcja Biokatalizy Stosowanej (ESAB) Europejskiej Federacji Biotechnologii (EFB), która reprezentuje europejskich naukowców z tej dziedziny. Uczestnicy platformy podjeli dzialania majace na celu wypracowanie strategicznego planu badan (Strategic Research Agenda, SRA) 3, a takze usuniecie barier technicznych, ekonomicznych, wdrozeniowych, prawnych i spolecznych. -------------------------------------------------------1 Wg nowej klasyfikacji – trzeci stopien oznacza dotychczasowe studia doktoranckie. 2 M.in. Deklaracja z Kyoto, która wyznaczyla za cel UE zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych do 2012 r. o 8% w stosunku do 1990 r. 3 Jeden z autorów niniejszego opracowania bierze czynny udzial w pracach Steering Group (czy Komitetu/Grupy Sterujacego) Sekcji Biotechnologii Przemys lowej Europejskiej Platformy Technologicznej Zrównowazonej Chemii. -------------------------------------------------------2.3. Strategiczny Plan Badan (Strategic Research Agenda, SRA) Strategiczny plan badan (SRA), który zostal opublikowany 25 listopada 2005 roku [12], obejmuje nastepujace obszary badawcze: - nowoczesne enzymy i mikroorganizmy – poszukiwanie nowych enzymów i mikroorganizmów w specyficznych lub ekstremalnych srodowiskach przez bezposrednie wyizolowanie lub badania metagenomu, pozwoli rozszerzyc zakres procesów biologicznych, które bedzie mozna wykorzystac w przemy sle; - genomika mikrobiologiczna i bioinformatyka – zrozumienie procesów zyciowych mikroorganizmów wymaga znajomosci ich genetyki. Opracowanie dokladnych map genomowych drobnoustrojów doprowadzi do zidentyfikowania pozadanych lub bardziej efektywnych szlaków metabolicznych, a nastepnie ich wykorzystanie w procesach przemyslowych; - inzynieria i modelowanie metabolizmu – postep w zrozumieniu metabolizmu mikroorganizmów stwarza mo zliwosc takiego modyfikowania drobnoustrojów, aby produkowaly one nowe substancje lub z wieksz a wydajno scia mozna bylo otrzymywac dotychczasowe produkty; - optymalizacja dzialania enzymów – takie techniki, jak inzynieria bialek, tasowanie genów, ukierunkowana ewolucja in vitro daja szanse na otrzymywanie enzymów scisle przystosowanych do okre slonych warunk ów procesu przemyslowego. Stworzy to zatem mozliwosc syntezy nowoczesnych biokatalizatorów dla ca lkowicie nowych zastosowan; - projektowanie procesów biokatalitycznych – wykorzystanie procesów biokatalizy stosowanej dla okre slonych zastosowan przemyslowych, w tym proces ów zintegrowanych z konwencjonalnymi przemianami chemicznymi, wymaga zwrócenia szczególnej uwagi na projektowanie procesów biokatalitycznych. In zynierskie podejscie do konkretnych problem ów jest wstepnym warunkiem do pomyslnego wprowadzenia biotechnologii przemyslowej do róznych galezi przemyslu; - innowacyjna inzynieria fermentacyjna - wykorzystanie wiedzy z zakresu fizjologii wzrostu mikroorganizmów i sposobów ich hodowli oraz lepsze zrozumienie metod konstrukcji bioreaktorów i ich oprzyrzadowania bedzie skutkowac opracowaniem nowoczesnych procesów mozliwych do wykorzystania w przemysle; - innowacyjne procesy wyodrebniania i oczyszczania produktów - opracowanie efektywnych i ekonomicznych metod wyodrebniania i oczyszczania bioproduktów ze srodowiska hodowlanego jest kolejnym niezbednym warunkiem pomyslnego zastosowania bioprocesów w cyklu produkcyjnym. Opracowywany strategiczny plan badan obejmuje takze dwa kluczowe aspekty: - wielofunkcyjne bialka (performance proteins) i materialy nanokompozytowe - polaczenie bialek i materialów nieorganicznych, czesto w warunkach nanoskali, otwiera mozliwosci opracowania nowych produktów, jak na przyklad materia ly "samooczyszczajace sie", "samonaprawiajace sie", czy te z produkty wrazliwe na rózne specyficzne czynniki lub warunki mikrootoczenia. Tego typu projekty s a doskonalym przyk ladem problem ów naukowych, które powinny byc podejmowane przez zespoly interdyscyplinarne - zintegrowane biorafinerie- projekt zintegrowanych biorafinerii opracowywany na skale przemyslowa musi stanowic polaczenie róznych etapów, od otrzymywania i obróbki biomasy, przez procesy fermentacyjne w bioreaktorach, ewentualna obróbke chemiczna i koncowe odzyskiwanie i oczyszczanie produktów. Scisle ze strategicznym planem badan (SRA) wiaze sie przestrzeganie nastepujacych zasad: - dlugofalowe planowanie bada n i zapewnienie ciaglosci w ich finansowaniu - jesli biotechnologia przemyslowa ma spelnic pokladane w niej nadzieje na podniesienie konkurencyjno sci i innowacyjnosci przemyslu europejskiego na arenie swiatowej, musi zostac jej zagwarantowane dlugoterminowe finansowanie dzialalnosci B+R. Drugim warunkiem koniecznym do osi agniecia sukcesu jest konsekwentnie prowadzona polityka naukowa w dziedzinie priorytetowych kierunk ów badawczych; - koordynacja pomiedzy priorytetami poszczególnych panstw a ogólnoeuropejskimi - zbyt wiele bada n naukowych w panstwach czlonkowskich UE jest obecnie prowadzonych w sposób nieskoordynowany. W celu uzyskania maksymalnego zwrotu nakladów poniesionych na te badania oraz unikniecia duplikacji wysilków, programy krajowe powinny dzialac jako czesc ogólnoeuropejskiego programu badan; - promocja interdyscyplinarnej wspólpracy, zapobieganie fragmentacji dzialan - biorac pod uwage multidyscyplinarny charakter biotechnologii przemyslowej, istotna sprawa sa dzialania nie powodujace pomijania pewnych dziedzin badan. Tworzac grupy zlozone z chemików, biotechnolog ów, inzynierów itp., zapewni si e równiez utworzenie klastrów, a przez to osiagniecie tzw. masy krytycznej, umo zliwiajacej wspólne i efektywne wykorzystanie dostepnej infrastruktury badawczej, a tak ze zachecajacej do wspólpracy i wzajemnych powiazan. Takie klastry moga w przysz losci stworzy c globalne centra doskonalosci; - ulatwienie transferu technologii - badania naukowe o wysokiej jakosci s a malo wartosciowe, jesli nie przyczyniaja sie do ekonomicznego i innowacyjnego wzrostu spoleczenstwa. Nalezy zatem podj ac wysilki zmierzajace do maksymalnego ulatwienia wspólpracy pomiedzy uczelniami a przemyslem, wlaczajac w to ustanowienie partnerstwa publiczno -prywatnego; - skupienie sie na pokonywaniu "w askich gardel" problemów w technologiach - pomimo szybkiego postepu w wielu obszarach, wykorzystanie nowych technologii moze czesto byc opóznione przez tzw. "waskie gard la" w kilku zasadniczych obszarach. W lasciwa wszechstronna koordynacja programów powinna zapewniac wczesn a identyfikacje problemowych obszarów i prowadzi c do skupienia umiej etnosci na wspólnym, ambitnym projekcie s luzacym usunieciu tych przeszkód. Bardziej szczególowe informacje na temat stanu obecnego i tendencji rozwojowych w obszarze biotechnologii przemyslowej na swiecie i w krajach Unii Europejskiej znajduja sie w Zalaczniku nr 1. 2.4. Siódmy Program Ramowy W za lozeniach tematycznych Siódmego Programu Ramowego biotechnologia przemyslowa znalaz la sie w priorytecie II: „Zywnosc, rolnictwo, biotechnologia”. Celem projektów finansowanych w ramach tego priorytetu ma byc budowa europejskiej „ekologicznej gospodarki opartej na wiedzy”, poprzez polaczenie nauki, przemyslu i innych zainteresowanych stron w celu wykorzystania nowych i powstaj acych mozliwosci badawczych zwiazanych z wyzwaniami natury spolecznej i ekonomicznej: rosn acym zapotrzebowaniem na bezpieczniejsza, zdrowsza i lepszej jakosci zywnosc, jak równiez zrównowazonym korzystaniem z odnawialnych zasobów ekologicznych oraz ich wytwarzaniem. Szczeg ólnie interesujace dla biotechnologii przemyslowej wydaja sie byc dwa dzialania z trzech zdefiniowanych w tym priorytecie, a mianowicie: - zrównowazona produkcja i zarzadzanie zasobami biologicznymi srodowiska ladowego, lesnego i wodnego. To dzialanie stworzy mo zliwosc prowadzenia badan zwiazanych z tzw. technologiami typu " omika", takimi jak genomika, proteomika, metabolomika, biologia systemów oraz technologiami konwergencyjnymi w odniesieniu do mikroorganizmów, roslin i zwierzat, w tym z wykorzystywaniem ich bioróznorodno sci. Kolejnym obszarem badan beda ulepszone ro sliny uprawne i systemy produkcyjne, lacznie z rolnictwem ekologicznym, programami produkcji rolnej wysokiej jakosci oraz wplywem organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GMO) na plonowanie, a tak ze zrównowazone, konkurencyjne i wielofunkcyjne rolnictwo; - nauki o zyciu i biotechnologia na rzecz zrównowazonych produktów i procesów niezywieniowych. Umozliwi to prowadzenie szerszych bada n nad ulepszaniem roslin uprawnych, pasz, produktów pochodzenia morskiego i biomasy na rzecz pozyskiwania odnawialnej energii, ochrony srodowiska oraz wytwarzania produktów o wysokiej wartosci dodanej, takich jak materialy i chemikalia. W tym mieszcza sie nowoczesne systemy hodowli, bioprocesy i biorafinerie. Szczeg ólna uwage zwraca sie tu równiez na biokatalize oraz czysto sc procesów przetwarzania. Równiez drugi zakres dzia lania tego priorytetu, tzn. "Od stolu do gospodarstwa": zywnosc, zdrowie i dobre samopoczucie, stwarza mozliwosci do prowadzenia badan zwiazanych z biotechnologia przemyslowa w zakresie takich zagadnien, jak: przemyslowe aspekty zwiazane z produkcja zywnosci i paszy, innowacyjne technologie obróbki zywnosci i paszy (lacznie z pakowaniem), podnoszenie chemicznej i mikrobiologicznej jakosci i bezpieczenstwa zywnosci, napojów oraz paszy [13]. 3. Biotechnologia przemyslowa w Polsce 3.1. Badania naukowe W jednostkach badawczych w Polsce z rózna intensywnoscia prowadzone sa badania w nastepujacych obszarach biotechnologii przemyslowej: - produkcja zywnosci funkcjonalnej, - biodegradowalne tworzywa polimerowe z surowców odnawialnych, - badania i produkcja rekombinowanych enzymów przemyslowych pochodzacych z organizmów ekstremofilnych, glównie termofilnych i psychrofilnych, - wykorzystanie mikroorganizmów w oczyszczaniu scieków i utylizacji odpadów, - produkcja bioetanolu i przetwarzanie surowców roslinnych do bioproduktów, - biokonwersja lignocelulozy, - produkcja i charakterystyka grzybowych enzymów lipolitycznych, amylolitycznych, pektynolitycznych, ligninolitycznych i celulolitycznych, - immobilizacja substancji biologicznie czynnych, - biokataliza i bioprocesy z wykorzystaniem komórek drozdzy, bakterii, organizmów wyzszych badz enzymów z nich pochodzacych, - badania biopolimerów, - wytwarzanie wysoko specjalistycznych chemikaliów i pólproduktów do syntezy chemicznej, - badania i technologia produkcji enzymów przemyslowych, - biokataliza w syntezach chemicznych, - inzynieria bioreaktorów, - modelowanie bioprocesów, - tradycyjne procesy fermentacyjne, - zrównowazone wykorzystanie biotechnologii do wytwarzania fermentowanych produktów spozywczych lub ich sk ladników, - biomodyfikacja polimerów, wlókien i wyrobów w lókienniczych. Rysunek 2: Zainteresowanie ankietowanych jednostek naukowo-badawczych obszarami biotechnologii przemyslowej. 3.2. Przemys l W celu oszacowania stanu polskiej biotechnologii przemyslowej, zbadano przedsiebiorstwa potencjalnie interesujace sie ta dziedzin a. Ankiety przeslano do 45 przedsiebiorstw wybranych na podstawie posiadanych list przedsiebiorstw wykazujacych zainteresowanie biotechnologia w Polsce. Wype lnione ankiety zwrócilo 37,8% przedsiebiorstw. Na ich podstawie mozna stwierdzic, ze baza materialna przedsiebiorstw zaangazowanych w biotechnologie przemyslowa jest bardzo zróznicowana. Jedynie 24% przedsiebiorstw osi agnelo w 2004 r. obrót powyzej 180 mln PLN, a czesc obrotu przeznaczana na dzialalnosc badawczo-rozwojow a w biotechnologii przemyslowej wynosi zaledwie 0,9 – 5% (tylko jedno przedsiebiorstwo wykazalo, ze przeznacza na ten cel az 25% swojego rocznego obrotu) (Rys. 3). Jedna z najczesciej wskazywanych barier przy wprowadzaniu procesów biotechnologicznych wedlug ankietowanych przedsiebiorców jest brak dostatecznych srodków finansowych lub dostepu do takich srodków. Nasze analizy wykazaly, iz wiekszosc (53%) przebadanych przedsi ebiorstw zaangazowanych w biotechnologie przemyslowa stanowia te, które zostaly zalozone przed 1988 r., a jedynie 6% przedsi ebiorstw zostalo zalozonych po roku 2002, co mo ze swiadczyc o ograniczonym zainteresowaniu ze strony osób lub instytucji posiadajacych kapital inwestycyjny do inwestowania w branze zwiazane z biotechnologi a przemyslowa (Rys. 4). Rysunek 3. Obrót ankietowanych przedsiebiorstw w 2004 r. Rysunek 4. Wiek ankietowanych przedsiebiorstw Potencjalnie waznym zródlem finansowania biotechnologii przemyslowej1 s a fundusze venture capital (VC), których co prawda nadal malo znajduje sie w Polsce, lecz powstaje ich coraz wiecej. Alternatywa jest kredyt bankowy, lecz wymaga on posiadania wysokich zabezpiecze n i obciaza firme koniecznoscia regularnych splat, co z kolei wymaga systematycznej i wysokiej plynnosci. Trudno go uzyskac firmie mlodej lub inwestujacej glównie w badania naukowe, które w poczatkowych etapach nie pozwalaja przedsiebiorstwu na czerpanie zysków z nowej technologii. Z kolei inwestor branzowy z reguly przejmuje kontrole nad nabywana spólka, wlacza ja w swoje struktury i wymaga dostosowania jej dzialalnosci do swoich celów, to zas oznacza zwykle utrate niezaleznosci firmy i jej zarz adu. VC inwestuja w bran ze zwiazane z nowymi technologiami (telekomunikacja, informatyka, elektronika, jak równiez biotechnologia), którym trudno jest pozyska c fundusze z sektora bankowego ze wzgl edu na podwyzszone ryzyko inwestycyjne i czesto niemoznosc zaproponowania zastawu w formie majatku trwalego, gdyz w duzej mierze branze te opieraj a sie na wartosciach niematerialnych (patenty, know -how itd.). Zainteresowanie inwestorów funduszy VC biotechnologia (w tym przemyslowa) wzrasta z roku na rok. W 2002 roku wsród istniej acych funduszy VC dwanascie wyrazalo zainteresowanie sektorami zwiazanymi z biotechnologia przemyslowa [14], posiadaly one w sumie powyzej 2,3 mld zl calkowitego kapitalu. W 2002 roku inwestycje funduszy VC i private equity w sektor biotechnologii wyniosly ok. 2 mln zl [15], z czego czesc mog la zostac przeznaczona na projekty zwiazane z rozwojem biotechnologii przemyslowej. Biotechnologia przemyslowa czesto wymaga bardzo wysokich nakladów finansowych na etapie przygotowania technologii produkcji i wiaze sie z duzym ryzykiem, a wiec inwestorzy funduszy VC interesuja sie glównie tymi przedsiebiorstwami biotechnologicznymi, które przesz ly wstepny etap przygotowania procesu i poszukuja srodków finansowych na jego komercjalizacje. Mimo wskazywanej przez przedsi ebiorstwa bariery we wdra zaniu proces ów biotechnologicznych, jaka jest brak srodków finansowych, wiekszosc ze zbadanych przedsiebiorstw zajmuj acych sie obecnie biotechnologi a przemyslowa zadeklarowalo dalsze inwestycje w tej dziedzinie w nastepnych latach (Rys. 5). Rysunek 5. Procent ankietowanych przedsi ebiorstw planuj acych dalsze inwestycje Waznym elementem potencjalu przedsiebiorstw w branzy biotechnologicznej jest czynnik ludzki. W przebadanych przedsiebiorstwach wystepuje spore zróznicowanie, mimo ze ponad polowa przedsi ebiorstw zatrudnia powyzej 250 osób, to prawie 30% sposród nich zatrudnia mniej niz 20 pracowników (Rys. 6). Rysunek 6. Liczba pracowników ankietowanych przedsiebiorstw W Polsce trudno jest okre slic jakie dziedziny sa obecnie podstawa biotechnologii przemyslowej, tym bardziej, ze brakuje zgodnosci przy klasyfikacji. Na podstawie przeprowadzonych ankiet mozna wskaza c, iz przedsiebiorstwa wyrazi ly najwieksze zainteresowanie: biokatalizatorami, produktami czesciowo otrzymywanymi metodami biotechnologicznymi, testami diagnostycznymi i wysoko specjalistycznymi chemikaliami oraz pólproduktami. Rysunek 7. Zainteresowanie ankietowanych przedsi ebiorstw biotechnologi a przemyslowa Sposród badanych przedsiebiorstw az jedna trzecia nie prowadzi badan w zakresie biotechnologii, czesc z nich wspólpracuje obecnie z jednostkami zewnetrznymi, które prowadza badania, a niektóre prowadzily badania w latach wczesniejszych lub planuja ich prowadzenie w latach nastepnych. Analizujac obszary badawcze, którymi zajmuja sie respondenci, mozna stwierdzic, ze obecnie duzy odsetek przedsiebiorstw zajmuje si e lub planuje sie zajmowac (do 2007 roku lub do 2015 roku) nowymi enzymami i mikroorganizmami. Obszary bada n, którymi wykazuje zainteresowanie wieksza liczba przedsiebiorstw to inzynieria procesów fermentacyjnych oraz procesy izolacji i oczyszczania bioproduktów. Kolejne obszary, którymi interesuja sie zbadane polskie przedsiebiorstwa sa nastepujace: genomika mikroorganizmów i bioinformatyka, dzialanie i optymalizacja biokatalizatorów, inzynieria proces ów fermentacyjnych, procesy biotechnologiczne w oczyszczaniu scieków, biopaliwa oraz badania substancji aktywnej stanowiacej sk ladnik kosmetyków. Respondenci wykazuja tradycyjne podejscie do biotechnologii. Wiekszosc przedsi ebiorstw nie uwzglednia w swojej sferze zainteresowan swiatowych trend ów rozwoju biotechnologii przemyslowej, zatem mozna spodziewac sie, ze w perspektywie nastepnych dziesi eciu lat najprawdopodobniej obszary badan, którymi obecnie interesuja sie te przedsi ebiorstwa ulegn a zmianie. Rysunek 8. Obszary bada n, w których ankietowane przedsiebiorstwa deklaruj a zaanga zowanie -------------------------------------------------------1 Wg BioWorld w USA ok. 25% funduszy na biotechnologie pochodzi z funduszy VC. -------------------------------------------------------3.2.1. Polska Platforma Technologiczna Biotechnologii Polska Platforma Technologiczna Biotechnologii to dobrowolne porozumieniem publicznych i prywatnych instytucji zainteresowanych rozwojem biotechnologii w Polsce. PPTB skupia kluczowych przedstawicieli polskiego przemys lu i jednostek naukowych oraz innych partnerów odpowiedzialnych za rozwój tej dziedziny nauki i przemyslu. Platforma skupia 36 uczestników, w tym 18 partnerów przemyslowych, 5 Centrów Zaawansowanych Technologii, 7 Centr ów Doskona losci, 4 Instytuty Badawcze, Polska Federacje Biotechnologii i Krajowy Punkt Kontaktowy Programów Badawczych UE. Glówne cele Platformy s a nastepujace: - zbudowanie pomostu miedzy nauk a i przemyslem w zakresie rozwoju nowych biotechnologii, - integracja kluczowych partnerów gospodarczych i badawczych zainteresowanych technologiami opartymi o bioprocesy, - budowa strategii dla rozwoju nowoczesnej biotechnologii w Polsce, - wypracowanie metod wdrazania nowych biotechnologii w procesach przemyslowych, ochronie zdrowia i srodowiska oraz w rolnictwie, - optymalne wykorzystanie funduszy strukturalnych, - aktywny udzial w europejskich programach badawczych, - promocja procesów i produktów biotechnologii, - wspólpraca w kreowaniu polityki i prawodawstwa u latwiajacego rozw ój biotechnologii. W lutym, a nastepnie w czerwcu 2005 r. Platforma przedstawila Ministrowi Nauki i Informatyzacji propozycje obszarów badawczych do Krajowego Programu Ramowego. W zakresie biotechnologii przemyslowej obejmuja one nastepujace zagadnienia: - zastapienie tradycyjnych, nie-biologicznych procesów przemyslowych bioprocesami i otrzymywanie w ich wyniku produktów o wysokiej wartosci dodanej, jak: biofarmaceutyki, nowe biokatalizatory, specyficzne chemikalia i pólprodukty dla przemyslu farmaceutycznego i kosmetycznego, produkty zywnosciowe nowej generacji, biopestycydy, - wytwarzanie biomaterialów (np. biodegradowalnych tworzyw sztucznych) i biopaliw z surowców odnawialnych, - bioremediacje. Szczeg ólowe informacje na temat wybranych kierunków badawczych uwzglednionych w Krajowym Programie Ramowym, które sa zwiazane z biotechnologia przemyslowa znajduja sie w Zalaczniku nr 2 do niniejszego opracowania. Polska Platforma Technologiczna Biotechnologii w marcu 2005 roku podjela wspólprace z Sekcja Biotechnologii Przemyslowej Europejskiej Platformy Zrównowazonej Chemii. 3.2.2. Centra Doskonalosci i Centra Zaawansowanych Technologii W kwietniu 2004 r. uchwala nr 27/2004 Przewodniczacy KBN utworzyl kilkanascie konsorcjów naukowych – Centrów Zaawansowanych Technologii, wsród których 5 zajmuje sie problemami biotechnologii, w tym niektóre z nich aspektami biotechnologii przemyslowej. We wrzesniu tego samego roku zostal rozstrzygniety konkurs dotyczacy Centrów Doskonalosci. Decyzj a Przewodniczacego KBN nr 47/2004 i 61/2004 zostalo utworzonych w sumie 100 Centr ów Doskona losci, w tym 22 w obszarze biotechnologii. Kilka z nich czesc swojej dzialalnosci koncentruje na problemach z obszaru biotechnologii przemyslowej. 4. Realne mo zliwosci rozwoju biotechnologii przemys lowej w kraju Rozwiazania biotechnologiczne stosowane powszechnie w takich branzach, jak przemysl chemiczny, farmaceutyczny, tekstylny, celulozowo-papierniczy czy spozywczy pozwolilyby znacznie zredukowac badz wyeliminowac szkodliwosc produkcji, ograniczylyby generowanie odpad ów i zmniejszylyby energoch lonno sc procesów, poprawiajac jednoczesnie ich charakterystyke ekonomiczn a. Poszukiwania biotechnologicznej alternatywy dla tradycyjnych procesów koncentruja sie zasadniczo na zastapieniu surowców kopalnych odnawialnymi materialami (biomasa) przy jednoczesnym wprowadzeniu biokatalizy (opartej na mikroorganizmach badz wyizolowanych enzymach) w miejsce tradycyjnie stosowanych przemian chemicznych. W polskich warunkach, biorac pod uwage horyzont czasowy rozpatrywany w niniejszym opracowaniu, szczególna uwage poswiecic nalezy tym galeziom gospodarki, w których istnieje najwieksza szansa wprowadzenia rozwiazan biotechnologicznych w oparciu o juz istniejaca infrastrukture. 4.1. Branze przemyslowe o realnych szansach rozwoju do roku 2013 4.1.1. Biopaliwa Ze wzgledu na horyzont czasowy, który obejmuje niniejsze opracowanie, istnieje koniecznosc skoncentrowania si e na tych przejawach dzialalnosci przemyslowej, które juz dysponuja pewnym potencjalem. Sposród wszystkich galezi produkcji biotechnologicznej wydaje sie, ze wlasnie produkcja biopaliw plynnych ma najwieksze szanse szybkiego rozwoju, chocby ze wzgledu na fakt, ze stosowanie etanolu jako dodatku do benzyn nie jest w Polsce w zadnym razie nowym pomys lem. W roku 1997 ilo sc tego biokomponentu w benzynach sprzedawanych w kraju osiagnela wartosc 111 mln litrów. Od tamtej pory udzial etanolu w benzynach w Polsce spada z roku na rok i w roku 2004 na potrzeby paliwowe wykorzystano tylko ok. 48 mln litrów. Liczba ta przeklada si e na udzial energetyczny etanolu w benzynach zuzytych w transporcie, który wynosi 0,3% [16]. Jest to wartosc bardzo niska i zdecydowanie poni zej krajowych potrzeb i mozliwosci. Przyczyn takiego spadku jest wiele: od ekonomicznych, poprzez technologiczne az po uwarunkowania polityczne. Istotne jednak jest, ze polski przemysl juz w dniu dzisiejszym dysponuje infrastruktura i zapleczem surowcowym, które pozwalaj a co najmniej podwoic poziom produkcji etanolu na potrzeby paliwowe. Sytuacja wygl ada inaczej w przypadku produkcji estrów wyzszych kwasów t luszczowych (biodiesla). Ten sektor w Polsce jest branza znajdujaca sie praktycznie w fazie badawczo rozwojowej. Pojawiaj a sie dopiero pierwsi producenci i dlatego brak jest dokladnych danych dotycz acych wykorzystania biodiesla w krajowej produkcji olejów napedowych. Zdolnosci produkcyjne zlokalizowane u krajowych wytw órców biodiesla pod koniec 2004 roku wynosily okolo 100 do 120 tys. ton/rok, z czego 80% mia la Rafineria Trzebinia, wchodzaca w sklad grupy Orlen, która uruchomila produkcje dopiero w grudniu 2004 roku. Nie zmienia to jednak faktu, ze rynek biodiesla rozwija sie dynamicznie, pojawiaja sie nowe inwestycje i jego potencjal jest ogromny. Podjecie odpowiednich dzia lan badawczych i inwestycyjnych w polaczeniu z rozsadna polityka wladz centralnych, promujaca stosowanie biokomponentów w produkcji paliw plynnych, maja szanse w bardzo krótkim czasie zdecydowanie przyspieszyc rozwój obu galezi bran zy biopaliwowej. Rysunek 9. Zuzycie benzyn w tys. m 3 Rysunek 10. Procent objetosciowy etanolu paliwowego w benzynach 4.1.2. Produkcja enzym ów Wszystkie procesy biotechnologiczne bazuj a na biokatalizie. Przemiany wykorzystywane w reakcjach biotechnologicznych przebiegaja przy udziale b adz to calych mikroorganizmów, badz pojedynczych, wyizolowanych bia lek enzymatycznych. Ogólne zapotrzebowanie polskiego przemyslu na produkty enzymatyczne jest bardzo du ze. Stosowane sa one powszechnie w takich branzach, jak przemysl tekstylny (bioobróbka wyrobów z tkanin i dzianin celulozowych i bialkowych - np. welna), przemysl detergentów i srodków do prania, produkcja etanolu (tak spozywczego, jak i paliwowego), przemys l paszowy, owocowo-warzywny, piwowarski czy celulozowo-papierniczy. Ponadto wiele bran z czeka na opracowanie biokatalizatorów mogacych zastapic dotychczas stosowane procesy chemiczne. Praktycznie calosc krajowego zapotrzebowania na produkty enzymatyczne jest zaspokajana przez pot eznych, globalnych producent ów. Tymczasem w wielu krajach swiata funkcjonuja mniejsi producenci enzymów skutecznie konkurujacy z globalnymi producentami, przynajmniej w pewnej czesci rynku docelowego. Przykladem moze tu byc zaklad produkcji enzymów przy Zakladach Przemyslu Owocowo - Warzywnego „Pektowin” w Jasle, od ok. 20 lat produkujacy wedlug technologii Instytutu Biochemii Technicznej Politechniki Lódzkiej bakteryjn a ? -amylaze, w calosci wykorzystywana przez krajowy przemysl skrobiowy. Z pewnoscia nie w wszystkich przejawach aktywno sci przemyslowej bedzie istniala mo zliwosc konkurowania z globalnymi producentami. Tam, gdzie odbiorcami enzymów sa równiez wielcy producenci miedzynarodowi taka konkurencja bedzie z pewnoscia trudna. Jednak szereg obszarów rodzimej produkcji przemyslowej to rejony okupowane przez srednie i male firmy krajowe, które z powodzeniem mo zna by zaopatrywac w preparaty enzymatyczne produkowane w Polsce. Sa to na przyklad producenci spirytusu, liczne firmy zajmujace sie obróbka wyrobów tekstylnych, formulatorzy i producenci pasz etc. Równiez rodzimy przemysl farmaceutyczny móglby korzystac z osiagniec polskiej biotechnologii pozostajacej z nim w scislej wspólpracy. Przy okazji dyskusji nad potencjalna produkcja enzymów w Polsce warto odniesc sie do opinii sformulowanej w jednym z raportów OECD [4] dotyczacych perspektyw rozwoju biotechnologii. Jest mianowicie istotne, aby proponowane przez biotechnologie rozwiazania byly jak najbardziej dostosowane do wymog ów i oczekiwan producent ów, bedacych ich potencjalnymi uzytkownikami. Znajomosc rodzimego przemyslu, bliskie kontakty z jego przedstawicielami, otwartosc na ich propozycje i rozwijanie technologii enzymatycznych w scislej z nimi wspólpracy, z uwzglednieniem specyfiki prowadzonej produkcji i charakterystyki procesu, bedzie bardzo powazna karta przetargowa w walce konkurencyjnej z miedzynarodowymi koncernami. Potencjal intelektualny i kadrowy, który mozna by tu wykorzystac jest znaczacy, co widac analizujac sytuacje polskiej nauki i ksztalcenia w zakresie szeroko rozumianej biotechnologii. 4.1.3. Biokataliza chemii Niezwykle cechy takich biokatalizatorów, jakimi sa enzymy, pozwalaj a na ich szerokie zastosowanie w syntetycznej chemii organicznej. Wykorzystuje sie w tym celu izolowane enzymy oraz ca le zawierajace je mikroorganizmy, a takze biokatalizatory nowej generacji, takie jak abzymy, enzymy modyfikowane chemicznie czy pólsyntetyczne. Do celów syntezy chemicznej stosuje sie tez nietypowe warunki biokatalizy – immobilizacje enzymów/mikroorganizmów oraz prowadzenie procesów w tzw. niewodnym srodowisku reakcji. Najczesciej stosowanymi enzymami do cel ów syntetycznych sa: enzymy hydrolityczne, oksydoreduktazy, izomerazy, liazy, aldolazy czy transferazy. Niektóre sposród nich wymagaj a stosowania specyficznych kofaktorów. Katalizowane przez nie reakcje to róznego rodzaju reakcje hydrolizy, reakcje utlenienia-redukcji, tworzenia wiazan C---C, reakcje addycji-eliminacji, izomeryzacji, transglikozylacji czy halogenacjidehalogenacji. W warunkach „bezwodnych” enzymy hydrolityczne katalizuja tez synteze wiazania estrowego badz amidowego/peptydowego. Wyjatkiem sa nie katalizowane przez enzymy reakcje Dielsa-Aldera czy przegrupowania Cope’a. Z drugiej strony enzymy umozliwiaja przeprowadzenie procesów niemozliwych do wykonania klasycznymi metodami syntezy organicznej. Cech a charakterystyczn a reakcji enzymatycznych jest wykazywanie trzech rodzajów selektywnosci: chemoselektywnosci, regio- i diastereoselektywnosci oraz enancjoselektywnosci. Poniewaz celem enzymu jest dzia lanie na jedna, wybran a grupe funkcyjna, inne wrazliwe ugrupowania chemiczne, które reaguj a do pewnego stopnia w warunkach normalnej katalizy chemicznej, nie ulegaja zmianie. Przykladem moze byc enzymatyczna hydroliza niecyklicznych estrów, która nie powoduje reakcji spokrewnionych z nimi acetali. Z kolei, z powodu ich z lozonej, trójwymiarowej budowy, enzymy moga rozrózniac takie same grupy funkcyjne, które sa usytuowane w r óznych miejscach tej samej czasteczki substratu. Przykladem mog a byc klasyczne, znane od kilkudziesi eciu lat biotransformacje steroidowe. Wszystkie enzymy sa zbudowane z L-aminokwas ów, co sprawia, ze sa chiralnymi biokatalizatorami. W konsekwencji, kazdy element chiralnosci obecny w czasteczce substratu jest rozpoznawany w momencie tworzenia kompleksu enzym-substrat. W ten sposób prochiralny substrat moze byc przeksztalcony w optycznie czynny produkt, a obydwa enancjomery racemicznego substratu mog a reagowac z rózna szybkoscia dajac efekt kinetycznego rozdzialu racematu. Te ostatnie cechy stanowia o specyficznosci enzymu i reprezentuja najwazniejsza wlasciwosc biokatalizatora dla jego zastosowan do katalizy reakcji selektywnych i asymetrycznych. 4.1.4. Biomaterialy / biopolimery Wielofunkcyjne i nanokompozytowe biomaterialy to polimery produkowane lub modyfikowane w bioprocesach; ich cecha charakterystyczna jest specyficzna funkcjonalnosc wynikajaca ze skladu oraz mikro/nanostruktury, b edacej w glównej mierze rezultatem samoorganizacji. Przyczyna wzrostu zainteresowania biomateria lami jest z jednej strony konieczno sc ograniczenia zuzycia paliw kopalnych, z drugiej zas – w kwestii samoskladania i samoorganizacji najbogatszym zródlem inspiracji jest przyroda. Wiedza bedaca rezultatem badan podstawowych w tym obszarze umozliwi tworzenie biomateria lów dla takich zastosowan, jak: - kontrolowane dozowanie leków i sk ladników odzywczych, - biomaterialy jako materia ly opatrunkowe, „rusztowania” w inzynierii tkanek lub sztuczne organy hybrydowe, - „inteligentne” materia ly do produkcji opakowan (np. dzialajace jako sensory i b edace wska znikiem jako sci zywnosci), - eko-przyjazne pokrycia przeciwdzialajace osiedlaniu si e mikroorganizmów, glonów itp. na powierzchniach bedacych w kontakcie z woda (np. na powierzchniach statków czy membran filtracyjnych w przemysle), - „inteligentne” materia ly (np. membrany, adsorbenty) do separacji (bio)czasteczek (np. w procesie odsalania, usuwania zanieczyszcze n z wody lub nieprzyjemnych zapachów z zywnosci); alternatywnie, mo zna je projektowac w taki sposób, ze produkt reakcji (bio)chemicznej jest usuwany z reaktora w celu przesuniecia niekorzystnej stalej równowagi reakcji w pozadanym kierunku lub w celu wydzielenia pozadanej (bio)czasteczki z rozcienczonego roztworu, - „inteligentne” powierzchnie i materia ly do unieruchamiania enzym ów i receptorów, - przeksztalcanie powszechnie stosowanych polisacharydów, takich jak celuloza róznego pochodzenia czy skrobia, w procesach chemicznej i biotechnologicznej transformacji w aminopolisacharydy o lepszych wlasciwosciach niz ich naturalne odpowiedniki (np. chitozan), - samoorganizuj ace sie biopolimery, które moglyby sluzyc jako matryce dla urzadzen elektrycznych lub jako rodzaj pamieci (przechowywanie danych). Zagadnienia biotechnologiczne dotyczace wytwarzania biomateria lów/biopolimerów wynikaja z faktu, ze obejmuja one dwie zasadnicze grupy produktów z punktu widzenia ich docelowego wykorzystania: biomaterialy/biopolimery wykorzystywane w praktyce medycznej oraz przemyslowej. Oba rodzaje produktów ze wzgledu na swa innowacyjnosc i potencjal rozwojowy wymagaj a szczególnej uwagi. Biorac jednak pod uwag e rozpatrywany horyzont czasowy, wyjatkowy nacisk nale zy polozyc na te polskie osiagniecia, która sa juz na w miare zaawansowanym stadium rozwoju. W dziedzinie funkcjonalnych biopolimerów dotycza one przede wszystkim pierwszej wspomnianej wczesniej grupy, tj. biomaterialów przeznaczonych dla praktyki medycznej. Jednym z tematów badawczych o bardzo duzym potencjale jest celuloza bakteryjna stosowana docelowo jako materia l opatrunkowy. 4.1.5. Biorafinerie Biorafinerie w swoich za lozeniach w pewien sposób nasladuja tradycyjne rafinerie bazujace na surowcach kopalnych. Podobnie jak w tradycyjnych rafineriach, wykorzystywany surowiec jest tam frakcjonowany na szereg poszczeg ólnych sk ladników, z których kazdy stanowi badz produkt finalny, b adz surowiec do dalszej obróbki. Biorafinerie integruja róznorakie procesy jednostkowe w celu uzyskania poszczególnych produktów, takich jak pozadane zwiazki chemiczne, biopaliwa, ciep lo czy energia elektryczna. Podstawowymi sk ladnikami biomasy roslinnej sa róznego rodzaju weglowodany, bialka, lignina i tluszcze, nie wliczaj ac wielu zwiazków wystepujacych w zdecydowanie mniejszych ilo sciach (witaminy, barwniki, itp.). Taka wszechstronno sc biomasy zapewnia mozliwosc produkcji zarówno zwiazków o wysokiej wartosci, jak i chemikaliów masowych przy jednoczesnym generowaniu ciep la i energii potrzebnych do obslugi zakladu produkcyjnego. Równolegle rozwija sie wiele koncepcji wykorzystywania biomasy w biorafineriach. Bada sie zastosowanie zarówno procesów biochemicznych (enzymatyczne czy fermentacyjne przetwarzanie skladników biomasy do po zadanych produktów), jak i termochemicznych (gazyfikacja biomasy do postaci syngazu, bedacego surowcem do dalszej produkcji) [17]. Bez wzgledu na metode stosowana do obróbki surowca, biorafinerie gwarantuja pelne wykorzystanie praktycznie wszystkich skladników materia lów roslinnych i daja mozliwosci produkcji niezwykle szerokiej gamy chemikaliów przemyslowych przy zakladanej samowystarczalno sci energetycznej i praktycznie bezodpadowej produkcji. 4.1.6. Biofarmaceutyki por. Rozdzial III „Produkcja biotechnologiczna leków”, str. 32. 4.2. Glówne kierunki badawcze i technologiczne Prezentowane kierunki badawcze sa efektem dyskusji prowadzonych w sród ekspertów zajmuj acych sie biotechnologia przemyslowa w róznych krajach europejskich. 4.2.1. Wskazanie kierunku badan podstawowych niezb ednych do rozwoju nowoczesnych technologii 4.2.1.1. Nowe enzymy i mikroorganizmy Dla wszystkich obszarów aktywnosci biotechnologicznej jest to element absolutnie kluczowy. Badania i poszukiwania powinny byc skoncentrowane na pozyskaniu nowych, wydajnych mikroorganizmów o pozadanych cechach (szybciej prowadzace konkretne przemiany, odporne na wysokie stezenia substratu, produktu czy tez substancji toksycznych zawartych w surowcu). Istnieje potrzeba znalezienia nowych, badz poprawienia jakosci pracy mikroorganizm ów aktualnie wykorzystywanych do takich procesów, jak np. produkcja etanolu z surowców skrobiowych. Podobnie, aby osiagnac cel wykorzystania biomasy lignocelulozowej do produkcji biotechnologicznej istnieje potrzeba prowadzenia poszukiwan enzymów mogacych prowadzic hydrolize charakterystycznej dla Polski biomasy oraz mikroorganizmów zdolnych do wydajnej i taniej fermentacji uzyskanego po enzymatycznej hydrolizie pod loza. Jednoczesnie elementem niezwykle istotnym jest wypracowanie nowych procesów (polaczenia obróbki fizycznej, chemicznej i enzymatycznej) w ramach wstepnej obróbki trudnego surowca, jakim jest material lignocelulozowy. 4.2.1.2. Genomika mikroorganizm ów i bioinformatyka Dokladne poznanie genetycznych aspektów aktywnosci mikroorganizmów jest najprostsza droga prowadzaca do wykorzystania ich potencjalu. Nowoczesne metody z zakresu biologii molekularnej w polaczeniu z doskonalymi narzedziami analitycznymi w szybkim tempie pomnazaja ilosc informacji dotyczacych genomu interesujacych nas gatunków. Osiaganie cel ów, jakie wyznacza sobie biotechnologia, wiaze sie z ciaglym rozbudowywaniem tych zasobów. Duze ilosci danych stwarzaj a koniecznosc opracowania odpowiednich metod ich magazynowania, przetwarzania oraz interpretacji. Dlatego tez niezwykle istotna jest rola bioinformatyki, dostarczajacej narzedzi pozwalajacych badaczom poruszac sie swobodnie w obszarze juz zgromadzonych informacji, jak i uzupe lniac je o nowe odkrycia. Prowadzone do tej pory programy sekwencjonowania genomów mikroorganizmów dostarczy ly mnóstwo materialu do pracy z zakresu poszukiwania interesujacych genów, analizy proteomu, relacji struktura/funkcja pojedynczych bialek, oddzialywan pomiedzy bialkami i wreszcie rekonstrukcji szlak ów metabolicznych na podstawie danych sekwencyjnych. Podstawowe aktywno sci badawcze, takie jak poszukiwanie nowych gen ów o okreslonych funkcjach, ustalanie funkcji genów juz poznanych czy tez badania skomplikowanych ukladów biologicznych b edacych nastepstwem ekspresji okreslonych genów, leza u podstaw opracowywania nowych i nowatorskich proces ów biotechnologicznych. 4.2.1.3. Inzynieria i modelowanie szlaków metabolicznych Wysoka wydajno sc procesów biotechnologicznych jest podstawowym warunkiem udanego ich wprowadzenia do praktyki przemyslowej. Gwarantuje to nie tylko odpowiednia skale planowanej produkcji, ale przede wszystkim pozwala osiagnac zadowalajace wyniki ekonomiczne. Przez inzynierie szlaków metabolicznych rozumie c nalezy modelowanie i modyfikacje poszczególnych funkcji kom órki prowadzace do zmian w przeplywie metabolitów i mechanizmów kontroluj acych ekspresj e interesujacych genów w mikroorganizmach, które charakteryzuje latwosc hodowli i które zapewniaja uzyskanie pozadanych wyników produkcyjnych. Podobnie istnieje mozliwosc kontroli metabolizmu mikroorganizmów poprzez regulowanie aktywnosci wybranych enzymów. W ten sposób mozna uzyskac scisla kontrole nad przebiegiem konkretnego procesu. 4.2.1.4. Funkcja i optymalizacja biokatalizatorów Takie techniki, jak in zynieria bialek czy ukierunkowana molekularna ewolucja in vitro pozwola wypracowac enzymy lepiej dostosowane do wymogów prowadzonych i planowanych procesów przemyslowych, których charakterystyka czesto ogranicza mozliwosc wprowadzenia biokatalizy (lub, w których jako sc prowadzonych przemian biochemicznych jest niewystarczajaca). Dlatego tez nale zy skoncentrowac sie na poszukiwaniu nowych enzymów i mikroorganizmów o po zadanych cechach (niezaleznych od kofaktorów, o lepszej charakterystyce temperaturowej itp.), wypracowujac nowe i ulepszajac znane metody skriningu. R ównolegle powinny toczyc sie badania majace na celu poprawienie charakterystyki biokatalizatorów stosowanych w przemysle. Zastosowanie znajda tutaj wspomniane wczesniej metody ukierunkowanej ewolucji, racjonalnej modyfikacji struktury bia lek b adz tez cech organizmów produkcyjnych. Wszystkie dzialania powinny opierac sie na dokladnym poznaniu i zrozumieniu oddzia lywan enzym-substrat. Pozwoli to projektowac procesy wykorzystuj ace kaskadowa biokatalize, a przynajmniej uczyni mozliwym ustalenie z wyprzedzeniem charakterystyki przebiegu wybranych procesów in silico. 4.2.1.5. Projektowanie procesów wykorzystujacych biokatalizatory Opracowane w skali laboratoryjnej procesy biotechnologiczne musza zostac efektywnie przeniesione do skali produkcyjnej. Wymaga to poglebienia wiedzy z zakresu inzynierii produkcji oraz poszukiwania nowych rozwiazan w ramach skutecznego, szybkiego i wiarygodnego projektowania nowych proces ów. Nale zy wspomniec przy tej okazji prace nad takim aspektami, jak optymalizacja funkcjonalnosci enzymów (regeneracja kofaktorów czy uniezale znianie enzymów od ich obecnosci, immobilizacja), rozwijanie badan nad reakcjami w srodowiskach niewodnych lub w fazie stalej, integracja przemian chemicznych i biochemicznych. Badania nalezy koncentrowac na systemach produkcyjnych opartych na ukladach wieloenzymatycznych lub z zastosowaniem calych komórek, na opracowywaniu nowych bioreaktorów (na przyklad pozwalajacych projektowac procesy w sposób modularny). Wszystkim tym dzialaniom przyswiecac powinien cel zasadniczy osiaganie wysokiej jakosci i wydajnosci produkcji przy jednoczesnym obnizaniu kosztów. 4.2.1.6. Inzynieria bioprocesowa Wszystkie odkrycia z zakresu biologii molekularnej, mikrobiologii i genetyki w przypadku biotechnologii przemyslowej musza ostatecznie przekladac sie na dobrze funkcjonujacy proces produkcyjny. Dlatego nie sposób przecenic bada n dotyczacych inzynierii procesu fermentacji. Sa to prace zwiazane z poszukiwaniem optymalnych warunków hodowli, opracowywaniem nowych bioreaktorów, projektowaniem systemów kontroli i monitoringu przebiegu procesu czy jego symulowaniem w mniejszej skali (mikrobioreaktory). Opieranie bada n z tego zakresu na glebokiej znajomosci fizjologii wykorzystywanych mikroorganizmów jest absolutnie niezbedne. Na tym etapie ostatecznie decyduje sie o kluczowych parametrach procesu produkcyjnego. 4.2.1.7. Procesy izolacji i oczyszczania bioproduktów Ten dzial jest szczególnie istotny dla biotechnologii przemyslowej, gdyz koszty procesów izolacji i oczyszczania bioproduktów czesto przewyzszaja koszty przygotowania materia lu biologicznego, a takze prowadzenia procesu biosyntezy i biotransformacji. W Polsce nie ma jednostek zajmujacych sie intensywnie tymi zagadnieniami. Wydaje sie, ze korzystne by loby zintensyfikowanie badan w tym zakresie. 4.2.1.8. Biotechnologia w ochronie srodowiska W obszarze biotechnologii srodowiskowej (wykorzystanie biotechnologii w ochronie srodowiska) kierunki badan podstawowych niezbedne do rozwoju nowoczesnych technologii sa nastepujace: - Wykorzystanie osiagniec technik biologii molekularnej dla potrzeb biotechnologii srodowiskowej. To zadanie obejmuje rozpoznanie i diagnostyke mikroorganizmów bytujacych w srodowiskach zanieczyszczonych ksenobiotykami przez zastosowanie wspólczesnych osiagniec biologii molekularnej i technik mikroskopowych, a nastepnie wykorzystanie tych drobnoustrojów do zwiekszenia efektywnosci oczyszczania scieków i bioremediacji gruntów. - Rozpoznanie wystepowania i opracowanie skutecznych biologicznych metod usuwania mikrozanieczyszcze n i zwiazków refrakcyjnych ze srodowiska (farmaceutyki, endocrine disruptors, itd.). - Rozwój hybrydowych (skojarzonych) technik biotechnologicznych, np. laczenie procesów biologicznych z metodami zaawansowanego (poglebionego) utleniania (AOPs-advanced oxidation processes). - Wykorzystanie technik membranowych w biotechnologii srodowiskowej. 4.2.2. Produkty wybranych biotechnologii, ich znaczenie i badania z nimi zwiazane 4.2.2.1. Biopaliwa Produkcja biopaliw plynnych do stosowania w transporcie jest ide a, która integruje w sobie rózne dziedziny z obszaru biotechnologii, w skrócie omówione powyzej. Na potrzeby realizacji plan ów zwiazanych z rozwojem krajowej branzy biopaliw nalezy uruchomic i rozwija c badania z zakresu wszystkich tych dzia lów. Obok niewatpliwych korzysci naukowych istotne jest, ze przemyslowa produkcje biopaliw mozna rozpoczac w zasadzie od zaraz w oparciu o infrastrukture juz istniejaca i procesy aktualnie stosowane. Równolegle nalezy prowadzic prace nad udoskonalaniem znanych procesów technologicznych oraz odkrywaniem i rozwijaniem nowych technologii (etanol z biomasy lignocelulozowej, enzymatyczna estryfikacja w produkcji biodiesla). Bioetanol Etanol z surowców skrobiowych: - poszukiwanie mikroorganizmów mog acych poprawic obecnie uzyskiwane wyniki produkcyjne (o wyzszej osmotolerancyjnosci, toleruj ace wyzsze temperatury, odporne na wysokie stezenia produktu), - optymalizacja procesu produkcji (prowadzenie procesu przy wyzszej zawartosci suchej substancji, obnizanie energoch lonno sci procesu, immobilizacja mikroorganizmów), - poszukiwanie wydajniejszych i mniej energochlonnych metod ekstrakcji produktu (technologie membranowe, uklady wielofazowe), - zagospodarowanie produktów ubocznych i odpadowych (poszukiwanie zastosowan w innych procesach biotechnologicznych, efektywna produkcja biogazu). Etanol z celulozy: - poszukiwanie systemów enzymów celulolitycznych oraz oksydoreduktaz zdolnych hydrolizowac dominujace w kraju typy biomasy do postaci podatnej na fermentacje (szczególy dotycz ace bazy surowcowej znajduja sie w Zalaczniku nr 3), - pozyskiwanie, gromadzenie i przetwarzanie informacji dotyczacych interesuj acych cech mikroorganizmów (gromadzenie danych o genomie, tworzenie i rozbudowa istniejacych baz danych), - dalsze racjonalne udoskonalanie pozyskanych enzymów z uwzgl ednieniem wymogów projektowanego procesu i z wykorzystaniem dostepnych, nowoczesnych narzedzi z zakresu inzynierii bialek, ukierunkowanej ewolucji in vitro, itp., - poszukiwanie wydajnych, energooszczednych i ekonomicznie interesujacych metod wstepnej obróbki biomasy w celu przygotowania jej do obróbki enzymatycznej (polaczenie metod fizycznych, chemicznych i enzymatycznych), - poszukiwanie i doskonalenie mikroorganizmów do cel ów produkcyjnych, - opracowanie i optymalizacja procesu biosyntezy w skali przemyslowej, - opracowanie procesu produkcji i zagospodarowania produktów pobocznych i odpadowych. Biodiesel: - poszukiwanie enzymatycznej alternatywy dla chemicznej estryfikacji kwasów t luszczowych (prace skoncentrowane na pozyskaniu interesujacych enzymów o aktywnosci lipaz), - dalsze racjonalne udoskonalanie pozyskanych enzymów z uwzgl ednieniem wymog ów projektowanego procesu i z wykorzystaniem dostepnych, nowoczesnych narzedzi z zakresu inzynierii bialek, - inzynieria procesu produkcji prowadzaca do optymalizacji wydajno sci i udoskonalania charakterystyki ekonomicznej procesu, - opracowanie procesu produkcji i zagospodarowania produktów pobocznych i odpadowych. 4.2.2.2. Produkcja enzymów Podstawowe rodzaje enzymów stosowane powszechnie w praktyce przemyslowej sa przedstawione w Za laczniku nr 4. Warto podkreslic, ze praktycznie nad ka zdym z nich prowadzone sa ciagle prace majace na celu poprawienie uzyskiwanych wyników czy lepsze dopasowanie do potrzeb prowadzonego procesu. Sposród wszystkich tych aktywnosci latwo wybrac mozna te, których produkcja w warunkach krajowych gwarantowalaby intratny udzia l w rynku (np. enzymy do produkcji etanolu, biodiesla, dla przemyslu tekstylnego czy tluszczowego). Poszczeg ólne polskie plac ówki badawcze juz w tej chwili dysponuja wieloma interesujacymi mikroorganizmami, potencjalnymi producentami wybranych bialek enzymatycznych. Nale zaloby zintensyfikowac prace nad doskonaleniem tych szczepów, opracowywaniem szczeg ólów procesu produkcji i poszukiwaniem partnerów w przemysle. 4.2.2.3. Biomaterialy / biopolimery Badania nad biopolimerami prowadzone sa w kilku osrodkach naukowych w kraju. Perspektywy aplikacji, jakie mo zna uzyskac intensyfikujac badania w tym zakresie, mozna przedstawic na przykladzie celulozy bakteryjnej. Celuloza jest polimerem, wytwarzanym równiez na drodze mikrobiologicznej syntezy przy udziale m.in. bakterii Acetobacter xylinum. Celuloza bakteryjna charakteryzuje sie nieporównywalnie wieksza czystoscia niz polimer pochodzenia ro slinnego. W lasciwosci fizykochemiczne biomaterialu celulozowego pozwalaja na zastosowanie go jako nowoczesnego opatrunku. Opatrunek z celulozy bakteryjnej produkowany w Instytucie Biochemii Technicznej Politechniki Lódzkiej jest stosowany w testach klinicznych i oceniany w leczeniu oparzen w Centrum Leczenia Oparze n w Siemianowicach Slaskich. Blona z celulozy bakteryjnej moze byc nosnikiem substancji bioaktywnych: leków, enzymów, hormonów, bakteriostatyków, co pozwala na wytworzenie opatrunków skuteczniejszych w leczeniu róznego rodzaju ran. Co wiecej, celuloza bakteryjna moze stanowic doskonaly material do konstruowania hybrydowych organów, zdolnych do funkcjonowania in vivo, protez naczyniowych czy tez endoprotez dla chirurgii tkanek miekkich. Moze byc równiez pólproduktem do otrzymywania róznych biokompozytów i miec zastosowanie w przemy sle spozywczym, papierniczym czy elektronicznym. Mnogo sc mozliwych zastosowan celulozy bakteryjnej stwarza koniecznosc doskonalenia technologii wytwarzania tego polimeru, z uwzgl ednieniem róznych form produktu i jego wlasciwosci. Duze znaczenie dla tego procesu maja uzdolnienia stosowanych bakterii-producent ów, dlatego tez obok badan poznawczych i aplikacyjnych niezmiernie istotne jest poszukiwanie nowych szczepów i ich doskonalenie. 5. Uwarunkowania realizacji rozwoju biotechnologii 5.1. Analiza SWOT Analiza SWOT wykazuj aca stan obecny polskiej biotechnologii przemyslowej zosta la opracowana zarówno na podstawie danych dostepnych ze zródel literaturowych, analizy sektora biotechnologii przemyslowej w Polsce, jak równiez na podstawie badan ankietowych przeprowadzonych wsród przedsi ebiorstw (ankiete wyslano do 45 przedsiebiorstw z czego 37,8% zwrócilo wypelnione ankiety) i jednostek naukowo-badawczych (ankiete wyslano od 79 jednostek naukowo-badawczych badz instytutów, z czego 35% zwrócilo wypelnione ankiety). W ocenie fachowców jest to bardzo wysoki wsp ólczynnik zwrotu. Mocne strony - Placówki naukowe prowadza badania w wielu obszarach tematycznych zwiazanych z biotechnologia przemyslowa. - Wiedza i umiej etnosci polskich biotechnologów sa na wysokim, swiatowym poziomie. - Wysoka jest jakosc dydaktyki, pozwalaj aca na kszta lcenie przyszlych specjalistów. - Zaplecze surowcowe w Polsce przygotowane do rozwijania sektorów zwiazanych z biotechnologia przemyslowa. - Srodowisko naturalne cechujace sie róznorodno scia i niskim stopniem degradacji (poprawa w stosunku do stanu sprzed 10 lat). Slabe strony - Brak srodków finansowych na rozwój sektora, w tym niewystarczaj aca ilosc funduszy VC gotowych inwestowac w biotechnologie przemyslowa. - Maly popyt na nowe, zaawansowane technologie w polskim przemysle; czesto jest to zwiazane z sytuacja finansowa przedsi ebiorstw b adz ich niedoinformowaniem o ofercie polskich jednostek badawczych. Przedsiebiorstwa zagraniczne zainteresowane biotechnologia przemyslowa inwestuj ace w Polsce wspólpracuja najczesciej z jednostkami zagranicznymi. - Niedostateczne zmodernizowanie, a czesto niewykorzystanie zaplecza badawczego. - Brak mechanizmów przeplywu informacji pomiedzy grupami zajmujacymi sie biotechnologia przemyslowa. Informacje te sa czesto chronione ze wzgledu na ich znaczenie komercyjne. - Zbyt maly udzial bada n stosowanych, co utrudnia komercjalizacje nowych produktów i generowanie przez nie zysku. - Niewystarczaj ace poparcie dla biotechnologii przemyslowej ze strony w ladz panstwowych, w tym brak odpowiednich przepisów prawnych. - Wobec braku zrozumienia mechanizmów finansowania procesów innowacyjnych wsród wielu osób zajmuj acych sie biotechnologia wystepuje niedobór odpowiednio wyksztalconych menadzerów lub business angels, którzy wspomagaliby komercjalizacje produktów biotechnologicznych. Szanse - Rozwój nauki zarówno w sferze badan podstawowych, jak i stosowanych w wybranych obszarach biotechnologii przemyslowej. - Wysoki poziom kszta lcenia oraz postawa mlodziezy akademickiej wykazujacej zainteresowanie rozwijaj acym sie sektorem biotechnologii. - Czlonkostwo Polski w UE – pozwala na rozwijanie wspólpracy miedzy jednostkami europejskimi oraz wykorzystywanie do swiadczen i dostepnych funduszy. - Zmiany w prawie nastawione na ochrone i stymulacj e badan naukowych (w tym w dziedzinie biotechnologii. - Polityczne deklaracje stworzenia przez wladze administracyjne lepszych mechanizmów wspieraj acych inwestycje w nowe technologie (w tym w biotechnologi e przemyslowa). - Popieranie przez wladze lokalne i panstwowe polityki tworzenia klastrów przemyslowych, co pozwoli na tworzenie klastrów biotechnologicznych wokól jednostek naukowo-badawczych zajmuj acych sie badaniami w zakresie biotechnologii przemyslowej. - Relatywnie niskie koszty pracy (w porównaniu ze srednia wystepujaca w pozostalych panstwach UE, w USA i w Japonii), w tym pracy personelu badawczego. - Rozwój sektorów zwiazanych z rozwojem biotechnologii przemyslowej. Zagrozenia - Malejace i pozostajace na nieadekwatnie niskim poziomie finansowanie badan naukowych. - Brak inwestycji w badania i nowe technologie zwiazane z biotechnologia przemyslowa w przedsi ebiorstwach. - Konkurencja jednostek zagranicznych (dzialajacych takze w Polsce) czesto zmierzajacych do przejecia polskich jdnostek. - Odplyw mlodej, wyksztalconej kadry za granice w poszukiwaniu lepszych warunków pracy. Rozw ój biotechnologii przemyslowej w Polsce zalezy od wielu czynników. Niezmiernie istotna jest polityka panstwa dotyczaca biotechnologii. Koniecznie musi nastapic poprawa sytuacji w obszarze finansowania badan naukowych, w tym, r ówniez stworzenie warunków, które wytworza wieksze zainteresowanie modernizacja procesów technologicznych przez przedsiebiorstwa prywatne. Ponadto niezb edne jest dofinansowanie w zakresie infrastruktury badawczej oraz stymulowanie tworzenia interdyscyplinarnych zespolów badawczych. W tym celu musi zostac stworzony jednolity program rozwoju biotechnologii przemyslowej w Polsce oraz musi nastapic zdefiniowanie strategicznych obszarów badan z odpowiednim wsparciem finansowym oraz otoczeniem prawnym. Program rozwoju powinien: - okre slic zasadnicze obszary badawcze, które pozwolilyby polskiej biotechnologii przemyslowej na wypelnienie nisz na rynku europejskim/swiatowym, - wspierac jednostki powiazane z sektorem biotechnologii przemyslowej, w tym jednostki wspomagaj ace rozw ój procesów (np. Centra Zaawansowanych Technologii, Centra Doskona losci, inkubatory, akceleratory przedsi ebiorczosci itp.), szkolace (jednostki wspierajace rozw ój przedsi ebiorczosci, uczelnie itp.) oraz finansujace badania badz inne stadia procesu wdrazania biotechnologii (np. fundusze venture capital, private equity itp.), - umo zliwic powstawanie i rozw ój klastrów biotechnologicznych. Jednolity program rozwoju biotechnologii przemyslowej wywola równiez zainteresowanie inwestorów (w tym funduszy VC) projektami zwiazanymi z biotechnologia przemyslowa i mozliwosciami inwestowania w nowo tworzone przedsiebiorstwa, które beda sie chcialy rozwijac w zidentyfikowanych obszarach. Niezbedne ze strony polityki panstwa jest r ówniez wspieranie rozwoju ma lych i srednich przedsiebiorstw, które moglyby powstac z inicjatywy naukowców posiadajacych wiedze na temat nowych technologii, lecz którym w obecnym stanie prawnym brakuje mozliwosci komercjalizacji swoich technologii. Wsparcie badan i okreslenie kierunków rozwoju pomoze zainteresowac lokalny przemysl wspólpraca z osrodkami badawczymi w celu realizacji wybranych przez przemysl tematów badan stosowanych majacych zakonczyc sie wspólnymi wdrozeniami nowych biotechnologii przemyslowych. W tym celu, poza jednolitym programem rozwoju, potrzebna jest lepsza promocja przydatnych dla przemyslu osiagniec osrodków naukowych. 6. Podsumowanie Dzieki biotechnologii przemyslowej mozna uzyskiwac zróznicowane produkty: specyficzne chemikalia, chiralne prekursory farmaceutyków, antybiotyki, witaminy, sk ladniki zywnosci i pasz, srodki zapachowe i smakowe, kosmetyki, detergenty, biopolimery i in. Biotechnologia przemyslowa daje istotne korzy sci ekologiczne: nie powoduje wzrostu efektu cieplarnianego, wykorzystujac odnawialne surowce ro slinne wspiera sektor rolniczy, wytwarza produkty biodegradowalne, zmniejsza ilosc odpadów chemicznych i zuzycie toksycznych chemikaliów. Synteza chemiczna na coraz szersza skale jest zastepowana biosynteza, co zdecydowanie upraszcza proces, prowadzi do zmniejszenia zuzycia energii i wody, czego rezultatem jest znaczna redukcja kosztów. Oszacowano, ze ilosc produktów przemyslu chemicznego wytwarzanych metodami biotechnologicznymi wzrosnie w Europie do 2010 r. z poziomu 10% do 20%. W dokumencie roboczym okre slajacym wizje rozwoju sektora do 2025 roku, opracowywanym przez uczestników Sekcji Biotechnologii Przemyslowej Europejskiej Platformy Zrównowazonej Chemii, przewiduje sie, ze: - wzrosnie ilo sc chemikaliów i materia lów produkowanych w jednym lub kilku etapach przy wykorzystaniu proces ów biotechnologicznych; procesy biotechnologiczne beda wykorzystywane do produkcji chemikaliów lub materialów, których nie mozna uzyskac konwencjonalnymi sposobami albo do otrzymywania ju z istniejacych produktów, ale w sposób bardziej wydajny, - biotechnologia pozwoli na wzrost eko-racjonalnego wykorzystania zasobów odnawialnych jako surowców dla przemyslu, w tym przemyslu chemicznego, - biotechnologia przemyslowa umozliwi róznym galeziom przemyslu wytwarzanie produktów w sposób bardziej ekonomiczny i przyjazny dla srodowiska, czyli zrównowazony, - ilosc energii wyprodukowana z biomasy, wraz z energia pochodzaca z innych odnawialnych zródel, moze stanowic znaczacy udzia l w calosci zapotrzebowania energetycznego, - biorafinerie moga zastapic tradycyjne rafinerie ropy naftowej tam, gdzie jest to mozliwe z ekonomicznego punktu widzenia, - przemysl europejski moze byc innowacyjny i konkurencyjny, jesli zostanie zapewniona ciagla wspólpraca pomiedzy srodowiskiem naukowym, przemyslem, rolnictwem i spoleczenstwem. Biotechnologia przemyslowa stwarza szanse na zwiekszenie konkurencyjnosci i innowacyjnosci europejskiej, a takze polskiej gospodarki. W Europie uznano strategiczn a role tego sektora biotechnologii umieszczaj ac go wsród priorytetów tematycznych Siódmego Programu Ramowego, a tak ze przyznajac mu role jednego z trzech filarów Europejskiej Platformy Technologicznej Zrównowazonej Chemii i dazac do utworzenia europejskiej przestrzeni badawczej w obszarze biotechnologii przemyslowej - ERA IB. W wyzej wymienione inicjatywy wpisuja sie takze dzialania podjete w Polsce jak: Polska Platforma Technologiczna Biotechnologii, Centra Doskonalosci czy Centra Zaawansowanych Technologii, które w swoich programach badawczych zawarly dzialania z tego sektora biotechnologii. Niewatpliwie przyczyni a sie one do wspierania szybkiego rozwoju i integracji srodowiska naukowego i przemyslowego na poziomie krajowym w obszarze biotechnologii przemyslowej. Krajowy Program Ramowy r ówniez czesciowo uwzglednia zadania badawcze z tej galezi biotechnologii. G lówne kierunki badan podstawowych niezbedne do rozwoju nowoczesnej biotechnologii przemyslowej zdefiniowane w Strategicznym Planie Badan (Strategic Research Agenda, SRA) s a nastepujace: - nowe enzymy i mikroorganizmy, - genomika mikroorganizmów i bioinformatyka, - inzynieria i modelowanie szlaków metabolicznych, - funkcja i optymalizacja biokatalizatorów, - projektowanie procesów wykorzystujacych biokatalizatory, - inzynieria bioprocesowa, - izolacja i oczyszczanie bioproduktów. W Polsce prowadzone sa badania w wiekszosci wyzej wymienionych kierunków i ich intensyfikacja znacznie przyblizy mozliwosci szybkiego rozwoju biotechnologii przemyslowej, szczególnie w takich obszarach, jak: biokatalizatory, produkty czesciowo otrzymywane metodami biotechnologicznymi, testy diagnostyczne, wysoko specjalistyczne chemikalia oraz pólprodukty, którymi zainteresowane s a polskie przedsiebiorstwa. Biorac pod uwag e istniejaca infrastrukture, dostepne surowce i zaplecze intelektualne, kierunki rozwoju biotechnologii przemyslowej w Polsce powinny sie koncentrowac w najbli zszych latach na: - biopaliwach: - bioetanol (z surowców skrobiowych i lignocelulozowych), - biodiesel, - biokatalizatorach i procesach biokatalizy w róznych galeziach gospodarki, - biokatalizatorach w modyfikowaniu skladników zywnosci, - biomaterialach/biopolimerach, - biofarmaceutykach, - bioprocesach w ochronie srodowiska. Mozliwosci stwarzane przez biotechnologie przemyslowa w sektorze ochrony srodowiska maja podstawowe znaczenie i wymagaja osobnego opracowania. Z przeprowadzonych badan ankietowych wynika, ze przedsi ebiorstwa wykorzystuj ace bioprocesy w produkcji dóbr i uslug jako przeszkode w rozwoju najczesciej wskazuja bariere finansowa. Brak inwestycji w badania i nowe technologie zwiazane z biotechnologi a przemyslowa oraz brak odpowiedniej polityki wspieraj acej biotechnologi e przemyslowa sa najpowazniejszymi zagrozeniami dla rozwoju tego sektora gospodarki. Konieczne jest utworzenie jednolitego programu rozwoju biotechnologii przemyslowej w Polsce z odpowiednim wsparciem finansowym oraz otoczeniem prawnym. 7. Conclusions Industrial biotechnology yields a wide variety of products: fine chemicals, chiral precursors of drugs, antibiotics, vitamins, food and feed ingredients, flavours, cosmetics, detergents, biopolymers etc. Industrial biotechnology is eco -friendly since it does not contribute to the greenhouse effect, supports agriculture through the use of renewable plant materials, yields biodegradable products, reduces the amount of waste, as well as decreases the use of toxic chemicals. Chemical synthesis has been widely replaced by biosynthesis, which definitely simplifies the process, leads to energy and water consumption reduction, which in turn results in a significant cost reduction. It is estimated that the amount of chemical products manufactured in bioprocesses will increase in Europe from 10% to 20% by 2010. According to the working document elaborated by members of the Industrial Biotechnology Section of the European Sustainable Chemistry Technological Platform, one may foresee that by 2025: - the amount of chemicals and materials manufactured with the application of biotechnological methods in at least one stage of processing will increase; bioprocesses will be used to manufacture such chemicals and materials that could not be produced by conventional methods; moreover, already existing products will be manufactured with a higher yield, - biotechnology will lead to an increase in eco -rational use of renewable materials in industry, including the chemical industry, - industrial biotechnology will enable various sectors of industry to manufacture their products in a more economic and eco-friendly way, thus fostering sustainable development, - the amount of energy originating from biomass, together with energy from other renewable sources may account for a considerable percentage of the overall energy consumption, - biorefineries may replace traditional, oil-based refineries wherever it is possible from the economic point of view, - European industry can be innovative and competitive if a continued collaboration among academia, industry, agriculture and society is ensured. Industrial biotechnology can render the European economy more innovative and competitive. Europe has acknowledged the strategic role of this biotechnology sector by: - including the knowledge-based bioeconomy concept in the 7 Framework Programme, - establishing the European Sustainable Chemistry Technological Platform where industrial biotechnology is one of three key technologies, - aiming at creating the European Research Area in Industrial Biotechnology (ERA IB). There are numerous initiatives in Poland that foster dynamic development and integration of academia and industry within industrial biotechnology on the national level, for instance the Polish Technological Platform of Biotechnology, Centres of Excellence or Advanced Technology Centres which included industrial biotechnology in their programmes, as well as the National Framework Programme, which also includes research projects falling within this area. The most important research fields that are indispensable for the development of modern industrial biotechnology defined in the Strategic Research Agenda are the following: - novel enzymes and microorganisms, - microbial genomics and bioinformatics, - metabolic engineering and modeling, - biocatalyst function and optimization, - biocatalytic process design, - bioproduct isolation and purification. Most of the fields listed above are being dealt with in Polish research units. Intensification of the research in question will promote dynamic development of industrial biotechnology in general and, in particular, in such fields as: biocatalysts, products manufactured with the use of bioprocesses in one or more of processing steps, diagnostic tests, fine chemicals and intermediate products in which Polish biotechnological companies are interested. One should also be aware of advantages resulting from the application of environmental biotechnology in the environment protection sector. Taking into account the existing infrastructure, available raw materials and research, one should focus on the following directions of biotechnology development in Poland in the nearest future: biofuels (bioethanol - from starch and lignocellulose, biodiesel), biocatalysts and bioprocesses in various sectors of economy, biocatalysts in food processing, biomaterials/biopolymers, biopharmaceuticals and bioprocesses in environment protection. Opportunities created by environmental biotechnology are of very high importance and need to be elaborated in a separate report. According to the results of a conducted survey, the majority of Polish companies dealing with industrial biotechnology indicate the financial barrier as an obstacle to their development. Lack of research and new technologies investments in the field of industrial biotechnology, as well as lack of appropriate policies supporting industrial biotechnology, seriously threaten this sector of industry. It is therefore crucial to create a uniform program for industrial biotechnology development in Poland, together with adequate financial support and legislation well adapted to the needs of the sector. 8. Literatura 1. Summary Proceedings. The World Congress on Industrial Biotechnology and Bioprocessing, Orlando, USA, 2004. 2. Proposal for a Council Decision concerning the Specific Programme „Cooperation” implementing the Seventh Framework Programme (2007-2013) of the European Community for research, technological development and demonstration activities, Komisja Europejska, 21.9.2005 r. 3. Biotechnology for clean industrial products and processes. Towards industrial sustainability, OECD, 1998. 4. The application of biotechnology to industrial sustainability. Sustainable development, OECD, 2001. 5. New biotech tools for a cleaner environment. Industrial biotechnology for pollution prevention, resource conservation and cost reduction, Biotechnology Industry Organization (BIO), 2004. 6. Biotechnology Strategy Guidelines, Biotechnology Strategy Council, Japonia, 2002. 7. Strona internetowa Europejskiej Platformy Technologicznej Zr ównowazonej Chemii: http://www.suschem.org (dostepna w listopadzie 2005 r.). 8. EuropaBio Annual Report 2005 Biotechnology for a quality of life in a sustainable society. 9. Glówny Urzad Statystyczny, Maly Rocznik Statystyczny Polski 2005, Warszawa 2005. 10. Strona internetowa EuropaBio: www.europabio.org (dostepna w listopadzie 2005 r.). 11. Centrum Transferu Technologii w Gdansku (pod kier. pani profesor Anny J. Podhajskiej), Raport diagnostyczny biotechnologii w Polsce, Gdansk, 2003. 12. Developing a Strategic Research Agenda (SRA) for Industrial Biotechnology. Dokument roboczy. http://www.suschem.org (strona dostepna w listopadzie 2005 r.). 13. Wniosek dotyczacy decyzji Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie siódmego programu ramowego Wspólnoty Europejskiej badan, rozwoju technologicznego i demonstracji (2007 -2013), Bruksela, 6.04.2005; COM(2005)119 (koncowy). 14. Piotr Tamowicz, Przemyslaw Rot, Fundusze Venture Capital w Polsce, PARP, Warszawa 2002. 15. Polskie Stowarzyszenie Inwestorów Kapitalowych, Rocznik 2004, Warszawa 2004. 16. Raport za 2004 r. dla Komisji Europejskiej wynikajacy z art. 4(1) dyrektywy 2003/30/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie wspierania uzycia w transporcie biopaliw lub innych paliw odnawialnych - Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi we wspólpracy z Min. Gospodarki i Pracy, Min. Finansów, Min. Nauki i Informatyzacji, Min. Srodowiska i Min. Infrastruktury. 17. Renewable energy newsletter - Wydawnictwo Komisji Europejskiej, nr 2, luty 2005. 9. Zalaczniki ZALACZNIK 1 Biotechnologia przemys lowa na swiecie i w Unii Europejskiej – stan obecny oraz tendencje rozwojowe ZALACZNIK 2 Krajowy Program Ramowy – wybrane kierunki badawcze ZALACZNIK 3 Biotechnologia przemys lowa w Polsce – baza surowcowa ZALACZNIK 5 Rodzaje enzymów stosowane powszechnie w przemysle. ZALACZNIK 1 Biotechnologia przemyslowa na swiecie i w Unii Europejskiej – stan obecny oraz tendencje rozwojowe W obliczu dokonujacej sie na skale globalna rewolucji technologicznej, z inicjatywy Komisji Europejskiej (KE) w 1997 r. powstaje Biotechnology and Finance Forum, które ma stymulowac rozwój przemyslu biotechnologicznego w Europie i promowac przedsiebiorczosc w tym sektorze. Rok p ózniej w Brukseli odbywa sie pierwsza konferencja w ramach Biotechnology and Finance Forum: „Promoting entrepreneurial initiatives in biotechnology”, w ramach, której KE wystepuje z inicjatyw a organizowania szkolen dla przedsiebiorców. W styczniu 2002 roku Komisja publikuje raport „Innovation and competitiveness in European biotechnology”, gdzie wyraza nadzieje, ze utworzenie European Research Area (ERA) mog loby odwrócic dotychczasow a tendencje i uczyni c europejski przemysl biotechnologiczny bardziej konkurencyjnym w stosunku do Stanów Zjednoczonych. Równiez w styczniu 2002 r. Komisja prezentuje opracowanie „Life sciences and biotechnology – a strategy for Europe” [1]. W grudniu tego samego roku ukazuje sie strategia dla Japonii [2]. Dzis biotechnologia znajduje sie w drugim z dziewieciu priorytetów VII Programu Ramowego. Po raz pierwszy pojawia sie haslo dotyczace bezpo srednio biotechnologii przemyslowej: „Bio gospodarka oparta na wiedzy ” („Knowledge-based bio-economy”). Ze slów tych przebija wizja spoleczenstwa przyszlosci, które wyzwoli sie z uzaleznienia od paliw kopalnych, bowiem energi e i surowce dla przemyslu czerpac bedzie z biomasy. Miejsce rafinerii opartych na ropie naftowej zajma biorafinerie, gdzie w harmonii ze srodowiskiem naturalnym beda wytwarzane z coraz wyzsza wydajno scia chemikalia, biomaterialy, biopaliwa i bioenergia, zas wachlarz dostepnych produktów znacznie sie poszerzy, gdyz bioprocesy to jedna z najpotezniejszych si l napedowych innowacji. Ta wizja ju z staje sie rzeczywistoscia. Wedlug danych OECD [3] obecnie wydajnosc produkcji aminokwas ów jest ponad 15-krotnie wyzsza ni z w pierwszych tego rodzaju bioprocesach. Zastapienie syntezy chemicznej biosynteza zdecydowanie upraszcza proces, co przeklada sie na znaczna redukcje kosztów; witamina B2, niegdys otrzymywana na drodze szescioetapowej syntezy chemicznej, dzi s powstaje w wyniku jednostopniowej fermentacji. Dalsza redukcja kosztów wynika ze zmniejszenia zuzycia energii: akryloamid (surowiec do produkcji polimerów) o wyzszym stopniu czystosci jest wytwarzany w bioprocesie o pieciokrotnie nizszym zapotrzebowaniu na energie w stosunku do pierwotnej metody syntezy. Na rysunku 1 przedstawione jest znaczne ograniczenie zu zycia wody i energii oraz dwukrotne obni zenie emisji dwutlenku wegla poprzez zastapienie tradycyjnej metody produkcji antybiotyku metoda biotechnologiczna [4]. Rysunek 1. Przewaga metody biotechnologicznej nad tradycyjn a na przykladzie produkcji antybiotyku Zapotrzebowanie na produkty otrzymywane z wykorzystaniem biotechnologii przemyslowej nieprzerwanie wzrasta: np. polilaktyd (w pe lni biodegradowalny polimer produkowany ze skrobi kukurydzianej) trafia ju z na rynek w ilosci 140 000 ton rocznie. Biotechnologia przemyslowa jest przyjazna dla srodowiska: zastosowanie enzymów do wybielania pulpy drzewnej w przemysle papierniczym pozwala na zredukowanie zu zycia chloru o 10-15%; co wiecej, w sciekach pozostaje o 60% mniej zwiazanego chloru. Biolugowanie metali z niskowartosciowych z lóz in situ zmniejsza zarówno koszty transportu, jak i zanieczyszczenie srodowiska dwutlenkiem siarki, arsenem oraz metalami ci ezkimi. Enzymatyczne oczyszczanie bawelny daje o 60% mniej odpadów i obniza zuzycie energii o 25%, co skutkuje redukcja kosztów o 20%. W swietle przytoczonych danych nie dziwi fakt, ze obecnie w przemysle wykorzystywanych jest ju z okolo 130 procesów katalizowanych przez enzymy [5] (glównie w produkcji wysokiej jako sci chemikaliów), co swiadczy o tym, ze biotechnologia przemyslowa jest wlasciwym rozwiazaniem i droga do zrównowazonego rozwoju. W Stanach Zjednoczonych Ameryki Pólnocnej rozwój bialej biotechnologii jest rzadowym priorytetem [6]. Jedna z glównych strategii jest jak najefektywniejsze wykorzystanie biomasy [7]. W sierpniu 2002 roku na zlecenie rzadu zgromadzono dane statystyczne obrazujace stopie n wykorzystywania biotechnologii w przemysle USA [8]; opracowany na ich podstawie raport ukaza l sie w pazdzierniku 2003 r. Na ankiete odpowiedzialo ponad 1000 firm z r óznych galezi przemyslu; sposród nich 72% wskazalo czerwona biotechnologie jako jeden z dw óch podstawowych obszarów zainteresowania a 12,8% - biotechnologie przemyslowa (6,7% wskazalo te dziedzin e jako podstawowe pole dzialania). W czerwcu 2004 r. Biotechnology Industry Organization opublikowala raport, który mial udzielic odpowiedzi na pytanie: „Co by by lo, gdyby biotechnologia przemyslowa byla stosowana na wieksza skale?” [4]. Odpowiedz brzmi: „Nowa rewolucja przemyslowa, tym razem przyjazna dla srodowiska”. Wedlug Jacka Huttnera, prezesa New York Biotechnology Association, najwiekszym wyzwaniem dla USA w sektorze biotechnologii przemyslowej jest obecnie przyspieszenie rozwoju biorafinerii oraz zastapienie paliw kopalnych surowcami odnawialnymi [9]. Zgodnie z koncepcj a zintegrowanych biorafinerii biomasa wykorzystywana bedzie nie tylko do produkcji energii i paliwa, ale równiez jako materia l wyjsciowy do otrzymywania szerokiej gamy innych bioproduktów [10] (biodegradowalne polimery, pasze, zywnosc). Warto odnotowac, ze wed lug krótko- i dlugoterminowych prognoz obserwowany bedzie ciagly wzrost udzialu biomasy jako surowca dla przemyslu energetycznego i chemicznego (Rys. 2). Rysunek 2. Przewidywany udzia l biomasy w produkcji energii, paliw i innych bioproduktów w USA. W 2001 r. firma Cargill Dow uruchomila biorafinerie w Blair (Nebraska) [11], gdzie z kukurydzy na drodze fermentacji otrzymywany jest polilaktyd – w pelni biodegradowalny polimer, który mozna wykorzystywac do produkcji opakowan, odziezy czy tez wytwarzania róznego rodzaju zlóz do oczyszczania innych bioproduktów. W tym samym roku firma DuPont wraz z partnerami: Genencor oraz Tate & Lyle stworzyli w biorafinerii w Decatur (Illinois) polimer Sorona, który jest wykorzystywany w przemysle tekstylnym (wytwarzany na bazie 1,3-propanodiolu uzyskiwanego w procesie biotechnologicznym z kukurydzy). Materia lem wyjsciowym do produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych jest równiez polihydroksymaslan (PHB), który obecnie moze byc otrzymywany zarówno jako produkt fermentacji, jak i z u zyciem genetycznie zmodyfikowanych roslin. Drugim na swiecie po USA rynkiem biotechnologicznym jest obecnie Japonia. Sektory publiczne i prywatne wspólnie promuja tam przemysl biotechnologiczny od grudnia 2002 r., gdy rzad oglosil strategi e rozwoju biotechnologii [2] i zapewnil, ze rozw ój tej dziedziny przemyslu to narodowy priorytet. Japonski rynek biotechnologiczny nie tylko cieszy sie rosnacym poparciem ze strony rz adu, ale równiez przyci aga fundusze inwestycyjne ukierunkowane na innowacyjne technologie. Wa zna role w ulatwianiu nawiazywania kontaktów miedzy firmami rodzimymi i zagranicznymi odgrywa Japonska Organizacja Handlu Zagranicznego (JETRO). Aktualne tempo wzrostu daje podstawe do prognozowania, ze do 2010 r. wartosc rynku biotechnologicznego w tym kraju wzrosnie niemal dwudziestokrotnie [2,12]. Do tego czasu ma powstac przynajmniej tysiac nowych firm biotechnologicznych i milion miejsc pracy. 17% z szacowanej puli nakladów na biotechnologi e ogólem przypadloby na biotechnologie przemyslowa. Warto podkreslic, ze obok przodujacego rynku dla produktów czerwonej biotechnologii, z których korzysta starzejaca sie populacja Japonii, nabiera znaczenia drugi wazny sektor – rynek dla innowacji bia lej biotechnologii zwiazanych z ochrona srodowiska i energia odnawialna. Tegoroczne The World Life Sciences Forum BioVision [13] bylo platforma dla dialogu miedzy Unia Europejska i Japonia, w którym szczególnie podkreslano role funduszy inwestycyjnych i bioklastrów [14] w rozwoju biotechnologii przemyslowej. BioVision 2005 to równiez konfrontacja Europy z rosn aca potega w dziedzinie bialej biotechnologii – Chi nska Republika Ludowa, a z drugiej strony – okazja do zapoznania sie z potencjalem krajów Ameryki Lacinskiej. Ich niewatpliwym atutem jest rolnictwo dostarczajace znacznych ilosci biomasy. Godna uwagi jest równiez ciagle jeszcze wysoka bioróznorodnosc – przebogate zródlo nowych biokatalizatorów dla potrzeb zarówno istniej acych galezi przemyslu biotechnologicznego, jak i dla nowych, nieznanych obecnie i trudnych do przewidzenia zastosowan. Wedlug McKinsey & Co. biotechnologia przemyslowa bedzie jedna z glównych sil napedowych innowacji w sektorze produktów chemicznych na przestrzeni najbli zszego dziesieciolecia [4]. Podejmujac próbe zarysowania mo zliwych kierunków rozwoju biotechnologii przemyslowej, uczestnicy tegorocznego The World Life Sciences Forum BioVision szczeg ólnie podkreslali tendencje odchodzenia od paliw kopalnych na rzecz biomasy jako odnawialnego zródla energii i surowca dla przemyslu. McKinsey & Co. przewiduje, ze to cukry beda surowcem przyszlosci – nie tylko ze wzgledu na dynamiczny wzrost produkcji bioetanolu i bioenergii, ale przede wszystkim jako materia l do wytwarzania biopolimerów oraz pólproduktów które beda tzw. „cegielekami” (building blocks) dla produkcji nowych leków. Dlugoterminowa, dziesi ecioletnia perspektywe rozwoju biotechnologii przemyslowej zarysowano dla Zjednoczonego Królestwa Wielkiej Brytanii i Irlandii Pólnocnej na podstawie danych zebranych w ubieglym roku w ramach programu BIO-WISE [15], który zaowocowal znacznym zwiekszeniem zainteresowania tym sektorem wsród objetych nim firm (59% ankietowanych firm zadeklarowalo, ze widzi mozliwosc wdra zania biotechnologii przemyslowej w przyszlosci). Dotychczas w Zjednoczonym Królestwie przewazaly biotechnologie zwiazane z utylizacja scieków i odpadów stalych oraz z systemami czyszczacymi; obecnie du ze zainteresowanie budza takze systemy monitorowania oparte na biotechnologii oraz biomaterialy. W Korei w 2001 r. wsród 816 ankietowanych firm biotechnologicznych 44% wskazalo jako glówny obszar zainteresowania medycyne i biochemie, po 12% - przemysl spozywczy oraz ochrone srodowiska, 6% - bioprzetwarzanie i inzynierie, 2% - bioenergie i surowce odnawialne [16] (Rys. 3). Natomiast w Nowej Zelandii 180 firm sposród 419 respondentów ankiety przeprowadzonej w latach 1998/99 stosowalo przynajmniej jeden proces biotechnologiczny [16], przy czym 19% z nich zaklasyfikowano jako producentów zywnosci, 14% - jako producent ów artykulów innych niz spozywcze, kolejne 14% dzialalo w sektorze uslug medycznych, zas 19% prowadzilo badania naukowe z dziedziny biotechnologii. Rysunek 3. Klasyfikacja firm biotechnologicznych w Korei na podstawie obszaru dzialania Wedlug opublikowanej przez Komisje Europejska dlugoterminowej prognozy dotyczacej swiatowych zasobów i zuzycia energii, a takze technologii i zmian klimatycznych [17], zu zycie energii na skal e swiatowa bedzie roslo w tempie 1,8%/rok (dla UE: 1,4%/rok). Aktualnie na obszarze UE obserwuje sie ciagly wzrost udzialu energii odnawialnej w ogólnej puli zu zywanej energii. Tegoroczny „Biofuels barometer” podal, ze na obszarze UE odnotowano 25,7% wzrost produkcji biopaliw [18]. Obecnie Polska jest jedynym krajem UE, w którym nastapil drastyczny spadek produkcji etanolu jako dodatku do paliwa (obni zenie o 40,7% w 2004 r., Rys. 4), co jest bezposrednim skutkiem oczekiwania na ratyfikacje ustawy o biopaliwach. Wplyw huraganu Katrina na swiatowe dostawy i ceny paliw sklonil Komisj e Europejska do opracowania planu dzialania w obecnej sytuacji. Andris Piebalgs, Komisarz Europejski ds. Energii potwierdzil, ze Komisja skoncentruje sie na zredukowaniu zapotrzebowania na energie, niemniej jednak zapewnil równiez, ze dlugoterminowym priorytetem Brukseli jest zwiekszenie udzialu innych form energii w jej ogólnej puli. Zgodnie z intencj a wyrazona przez Komisj e, pierwszym krokiem na tej drodze ma byc opublikowanie planu dzialania dotyczacego biomasy przed koncem biezacego roku oraz komunikatu o biopaliwach na poczatku 2006 r. [19]. W 2001 r. firma Ford jako pierwsza wprowadzi la na rynek europejski samochody zasilane biopaliwami [20]. Od tego czasu sprzedano w Szwecji ponad 15 000 aut modelu Focus Flexi -Fuel. Dla lepszego zobrazowania aktualnych tendencji w zakresie zastepowania paliw kopalnych surowcami odnawialnymi i alternatywnymi formami energii warto przytoczyc wytyczne z Dyrektywy Komisji Europejskiej 2003/30, która okresla zawartosc biokomponentów w paliwach plynnych stosowanych w transporcie (Rys. 5), jak r ówniez z Dyrektywy 2001/77, zgodnie z która promowane ma byc wytwarzanie elektrycznosci ze zródel odnawialnych poprzez zwiekszenie produkcji z 14% w 1997 roku do 21% do 2010 roku w krajach UE 25 (22,1 % dla UE 15). Rysunek 4. Produkcja etanolu jako dodatku do paliwa w wybranych krajach Unii Europejskiej (w tonach) Rysunek 5. Zawartosc biokomponentów w paliwach plynnych stosowanych w transporcie (Dyrektywa 2003/30/KE). Literatura 1. Life sciences and biotechnology - A strategy for Europe, Komisja Europejska, 2002. 2. Biotechnology Strategy Guidelines, Biotechnology Strategy Council, Japonia, 2002. 3. Strona internetowa EuropaBio: http://www.europabio.org/EBioNews/issue_6.htm (dostepna w listopadzie 2005 r.). 4. New biotech tools for a cleaner environment. Industrial biotechnology for pollution prevention, resource conservation and cost reduction, Biotechnology Industry Organization (BIO), 2004. 5. Biotechnology 2020. From the transparent cell to the custom -designed processes, Komisja Europejska, 2005. 6. Fostering the bioeconomic revolution in biobased products and bioenergy. An environmental approach, plan strategiczny opracowany dla Biomass Research and Development Board przez National Renewable Energy Laboratory, USA, 2001. 7. Roadmap for biomass technologies in the United States, Biomass Research and Development Technical Advisory Committee, 2002. 8. Critical Technology Assessment of Biotechnology in U.S. Industry, U.S. Department of Commerce, Technology Administration, Bureau of Industry and Security, 2003. 9. Kroner W.G. Biotech in US and Europe can learn from each other, Bioworld 2, maj 2005. 10. Strona internetowa BioEconomy: http://www.bio-economy.net (dostepna w listopadzie 2005 r.). 11. BIO 2005-2006. Guide to biotechnology, Biotechnology Industry Organization (BIO). 12. Strona internetowa Japanese External Trade Organization (JETRO): http://www.jetro.go.jp (dostepna w listopadzie 2005 r.). 13. Strona internetowa BioVision: http://www.biovision.org (dostepna w listopadzie 2005 r.). 14. Pim den Hertog, Sven Maltha, The Emerging Information And Communication Cluster in the Netherlands, w: OECD, Boosting Innovation: The Cluster Approach, OECD Proceedings, Paris 1999. 15. Strona internetowa programu BIO-WISE: www.biowise.org.uk (dostepna w listopadzie 2005 r.). 16. Devlin A. An overview of biotechnology statistics in selected countries, OECD Science, Technology and Industry Working Papers, OECD Publishing, 2003/13. 17. World energy, technology and climate policy outlook 2030/WETO, Komisja Europejska, 2003. 18. Biofuels barometer, Observ’ER, 2005. 19. Strona internetowa EuropaBio: http://www.europabio.org/EBioNews/issue_6.htm (strona dostepna w listopadzie 2005 r.). 20. Strona internetowa Forda: http://media.ford.com/article_display.cfm?article_id=21101 (dostepna w listopadzie 2005 r.). ZALACZNIK 2 Krajowy Program Ramowy – wybrane kierunki badawcze W III kwartale 2005 r. Minister Nauki i Informatyzacji oglosil utworzenie Krajowego Programu Ramowego, w którym wskazano obszary badawcze o zasadniczym znaczeniu dla rozwoju spolecznego i gospodarczego kraju. W kazdym obszarze badawczym zostaly okreslone priorytetowe kierunki bada n, które powinny zostac podj ete lub byc kontynuowane w celu podniesienia konkurencyjno sci gospodarki krajowej i poziomu zycia polskiego spoleczenstwa. Biotechnologia zostala uwzgledniona w kilku obszarach badawczych i priorytetowych kierunkach bada n, a mianowicie: Obszar I: Zdrowie - kierunek badawczy 1.3.: Biologia molekularna i biotechnologia oraz ich wplyw na poprawe stanu zdrowia i jakosc zycia spo leczenstwa - Kierunek ten stwarza nowe mozliwosci diagnostyczne, poglebia zrozumienie patomechanizmów chorób, otwiera perspektywy dla nowych technologii medycznych i terapeutycznych. Biologia molekularna oraz biotechnologia sa dynamicznie rozwijaj acymi sie dziedzinami wiedzy i wplywaja na metody postepowania lekarskiego. - kierunek badawczy 1.6.: Leki innowacyjne i generyczne, materialy oraz aparatura wspomagaj aca diagnostyke i terapi e medyczna - Medycyna stale poszukuje nowych rozwiazan diagnostycznych i terapeutycznych, które umo zliwia lyby podj ecie skutecznego leczenia przy równoczesnej minimalizacji zagrozen dla zdrowia pacjenta, wynikajacych z zastosowania okre slonych technologii leczniczych, materialów oraz leków o nadmiernej toksyczno sci i niskiej specyficznosci. Wysoki poziom badan w Polsce w zakresie syntezy chemicznej i biotechnologii umo zliwia wypracowanie nowych leków innowacyjnych, a takze generycznych, stwarzajac szanse na to, aby ta dziedzina stala sie polska specjalnoscia o miedzynarodowym znaczeniu komercyjnym. Kierunek ten jest jednym ze swiatowych trendów badawczych. Obszar II: Srodowisko - kierunek badawczy 2.2.: Gospodarka jako czynnik zmian klimatycznych - Przedmiotem badan z tego zakresu jest okreslenie sposobów ograniczenia emisji gazów cieplarnianych w Polsce oraz zwiekszania ich adsorpcji, ograniczania zuzycia nieodnawialnych zródel energii na rzecz zródel odnawialnych, a takze przeciwdzialanie negatywnym konsekwencjom emisji gazów dla gospodarki i przyrody. - kierunek badawczy 2.3.: Róznorodno sc biologiczna i jej ochrona - Zakres problematyki tego kierunku obejmuje badanie róznorodno sci biologicznej Polski i sposoby jej ochrony na wszystkich poziomach hierarchicznych: genetycznym, gatunkowym, ekosystemowym i krajobrazowym. Ochrona róznorodno sci biologicznej jest szczególnie wazna ze wzgledu na wysokie zróznicowanie bogactwa przyrodniczego Polski i na zobowiazania wynikajace z Konwencji o Róznorodno sci Biologicznej ONZ oraz z dokumentów Unii Europejskiej. - kierunek badawczy 2.6.: Gospodarka recyrkulacyjna oraz inne srodki techniczne ochrony srodowiska - Problematyka obejmuje w tym przypadku innowacyjne techniki i technologie recyrkulacyjne zmierzaj ace do ograniczenia emisji zanieczyszczen do atmosfery, zwiekszenia sprawnosci oczyszczania scieków, zmniejszenia ilosci odpadów, ich skutecznego odzyskiwania i utylizacji oraz rekultywacji i rewitalizacji zdegradowanych antropogenicznie obszarów lub elementów srodowiska. Obszar III: Rolnictwo i zywnosc - kierunek badawczy 3.1.: Zywnosc prozdrowotna - Kierunek obejmuje zagadnienia rozwoju produkcji oraz regu l oceny zywnosci prozdrowotnej, które sa oparte na nutrigenomice. - kierunek badawczy 3.2.: Postep biologiczny w rolnictwie - Celem badan jest rozwój zintegrowanych metod ksztaltowania wlasciwosci organizmów zywych, metod opartych na biologii molekularnej z wykorzystaniem bioróznorodno sci oraz metod wytwarzania produktów i surowców opartych na biotechnologii. Glówna role w osi agnieciu tych celów spe lniac beda badania w dziedzinie biologii molekularnej oraz wspóldzialajace: genomika i bioinformatyka. Obszar VI: Nowe materialy i technologie - kierunek badawczy 6.1.: Nanomateria ly i nanouklady wielofunkcyjne - Kierunek obejmuje opracowanie na poziomie molekularnym technologii nowych materialów o zaprogramowanej strukturze, wlasciwosciach i potencjalnych zastosowaniach. Tematyka budzi zainteresowanie wielu dziedzin nauki, obejmujacych m.in.: inzynierie materialowa, fizyke, chemie biotechnologie, medycyn e. - kierunek badawczy 6.5.: Technologie i biotechnologie przemyslowe produktów - Celem tego priorytetowego kierunku jest doskonalenie istniejacych procesów i opracowanie nowych (w tym równiez biotechnologicznych), uwzgledniajacych przede wszystkim ograniczenie energochlonnosci, zwiekszenie selektywno sci, wprowadzenie procesów bezodpadowych oraz metod unieszkodliwiania odpadów i scieków, doprowadzenie polskich technologii do standardu BAT (Best Available Technologies) itp. Istota tego kierunku jest wykorzystanie osiagniec inzynierii chemicznej i procesowej w zastosowaniach przemyslowych, rozwój produkcji przemyslowej zwiazków chemicznych przedluzajacych lancuch Wielkiej Syntezy Organicznej, rozwój bazy surowcowej oraz technologii wytwarzania tworzyw sztucznych w oparciu o materialy polimerowe. Procesy te beda podstawa do wytworzenia produktów rynkowych i konsumpcyjnych w róznej skali. Moga one stac sie polskimi specjalnosciami technologicznymi. S a scisle powiazane z problematyka europejskich i polskich platform technologicznych. Obszar VIII: Energia i jej zasoby - kierunek badawczy 8.4.: Odnawialne zródla energii - Kierunek obejmuje opracowanie technologii efektywnego wykorzystania energii pozyskiwanej z odnawialnych zasobów naturalnych (biopaliw), a takze odpadów miejskich i rolnych. Efektem bedzie oszczednosc deficytowych paliw klasycznych oraz ochrona srodowiska. ZALACZNIK 3 Biotechnologia przemyslowa w Polsce – baza surowcowa Tabela 1 przedstawia wybrane elementy ze struktury zasiewów w Polsce wedlug ostatniego spisu rolnego z 2002 roku, badan GUS za rok 2004 i oficjalnych danych statystycznych dotycz acych wczesniejszych lat,. Tabela 1. Procentowy udzial wybranych upraw w ogólnej strukturze zasiewów w Polsce od roku 1990 do 2004. Ogólna powierzchnia zasiew ów w danym roku = 100% 1990 [%] 1996 [%] 2002 [%] 2003 [%] 2004 [%] Zboza ogólem w tym: zboza podstawowe w tym: pszenica zyto kukurydza na zimno 59,9 70,9 77,1 71,4 70,1 51,0 59,7 61,1 68,6 69,9 16,0 16,3 0,4 20,2 19,6 0,6 22,4 14,5 3,0 21,0 14,1 3,2 20,4 13,7 3,6 Straczkowe jadalne 0,3 0,4 0,4 0,6 0,7 Ziemniaki 12,9 10,9 7,5 7,0 6,3 Buraki cukrowe 3,1 3,7 2,8 2,6 2,6 Rzepak i rzepik 3,5 2,3 4,1 3,9 4,8 Surowce skrobiowe Dominuj aca pozycja zb óz w strukturze zasiewów krajowych w sposób jednoznaczny wskazuje te ro sliny jako podstawowe, potencjalne zródlo biomasy. Takie stwierdzenie znajduje potwierdzenie w faktycznym obrazie aktualnie funkcjonujacych dzialów biotechnologii przemyslowej. Zboza stanowia ponad 80% surowców wykorzystywanych do produkcji etanolu, tak na potrzeby spozywcze, jak i techniczne (glównie paliwowe). Sposród nich w produkcji przemys lowej role dominujaca odgrywa zyto i coraz czesciej pszenzyto oraz kukurydza. Powodów takiego stanu rzeczy mo zna wymienic kilka. Po pierwsze zyto jest zbo zem najlepiej przystosowanym do polskich warunków klimatycznych charakteryzujacych sie stosunkowo krótkim okresem wegetacji, niska suma opadów rocznych i niekorzystnym ich roz lozeniem. Równiez warunki glebowe panujace w Polsce (dosc slabe gleby o kwasnym odczynie) w sposób wyra zny predestynuj a ro sliny o niskich wymaganiach, takie wlasnie jak zyto. Jednoczesnie w sposób ciagly obserwuje sie wzrost plonowania podstawowych zbóz, w tym zyta. Obok czynników naturalnych nie bez znaczenia pozostaja aspekty ekonomiczne. Zyto w chwili obecnej jest relatywnie tanim surowcem miedzy innymi dlatego, ze zostalo wylaczone z systemu skupu interwencyjnego stosowanego we Wsp ólnocie Europejskiej. W efekcie latwiej jest zapewnic stale dostawy surowca przy cenie atrakcyjnej dla zakladów przemyslowych. Obok zyta na szczególna uwage zasluguje równiez pszenzyto, którego udzia l w ogólnej strukturze zasiewów ro snie z roku na rok (w 1990 roku - 5,2%, w 2000r - 5,6% i w 2004 - 9,4% og ólnej powierzchni upraw). Jest to zboze mniej wymagajace pod wzgledem siedliska od pszenicy, jednak bardziej wybredne od zyta. Zachecajace s a jednak w tym przypadku przede wszystkim wyniki produkcyjne. Sredni plon zyta w Polsce zamyka sie w przedziale od 2,5 do 2,8 t/ha a pszenzyta okolo 3,4 t/ha (w roku 2004 sredni plon pszenzyta ozimego wyniósl 3,58 t/ha). Naszkicowana róznica w plonowaniu obu zb óz przeklada si e automatycznie na zdecydowanie wyzszy uzysk skrobi z jednostki powierzchni pszen zyta. Biorac pod uwag e s rednie wartosci skrobiowosci (wydajnosci skrobi?) pomiedzy zytem i pszen zytem, uprawa tego pierwszego zapewnia uzyskanie ok. 1,9 t skrobi/ha, podczas gdy drugie ze zb óz daje wynik ok. 2,4 t skrobi z hektara. Obok tych dwóch podstawowych i powszechnie stosowanych na potrzeby przemyslu zbóz, coraz wieksza uwaga skupia sie na kukurydzy. Nowe odmiany kukurydzy zdecydowanie góruja nad wszystkimi innymi zbozami uprawianymi w Polsce pod wzgledem wysokosci plonów, skrobiowosci (wydajno sci skrobi?) czy latwosci przerobu w róznego rodzaju procesach przemyslowych. Wykorzystanie kukurydzy na potrzeby produkcji etanolu do produkcji biopaliw wzroslo znacznie w ostatnich latach (wyraznie wida c wzrost uprawy kukurydzy na ziarno na przykladzie liczb zebranych w tabeli 2). Zasadniczy k lopot polega jednak na tym, ze w polskich warunkach klimatycznych kukurydza zbierana jest jako zbo ze o bardzo wysokiej wilgotnosci. Rekomenduje sie zbieranie kukurydzy, kiedy wilgotno sc ziarna osiagnie poziom 30%. W praktyce zdarzaj a sie lata, kiedy osiagniecie takiej wilgotnosci jest praktycznie niemozliwe i nierzadko parametr ten przyjmuje wartosci pomiedzy 40 i 50%. W efekcie przechowywanie kukurydzy staje sie klopotliwe. Proces suszenia jest niezwykle kosztowny a zakiszanie zdecydowanie ogranicza mozliwosci zagospodarowania tak spreparowanego ziarna. Kukurydza moze i powinna byc stosowana w postaci mokrej do produkcji biotechnologicznej (chocby do fermentacyjnej produkcji etanolu) a jej niewatpliwe zalety powinny stac sie przyczynkiem dla prac badawczych nad nowymi odmianami o korzystniejszych cechach. Surowce lignocelulozowe Jedna z dominujacych tendencji w swiatowej biotechnologii jest obróbka i wykorzystanie materia lów lignocelulozowych. Produkcji dowolnego zboza na ziarno towarzyszy poboczna produkcja znacznej ilosci slomy, która mo ze stanowic znakomity surowiec celulozowy dla procesów biotechnologicznych. Stosunek plonu slomy do plonu ziarna dla zyta wynosi srednio ok. 1,45. Dla pszenzyta od 1,13 do 1,18 a dla pszenicy ok. 0,9. Usredniony sklad chemiczny slomy zb óz przedstawia sie nastepujaco: 30 - 50% celuloza, 10 - 30% hemicelulozy, 10 - 16% lignina, 1 - 5% bialka oraz 5 - 9% popiól. Kazdy z tych skladników stanowi potencjalny surowiec mozliwy do wykorzystania w produkcji biotechnologicznej. Przy polskiej charakterystyce upraw produkuje sie wiec co roku oko lo 30 mln ton slomy. Znaczna jej czesc (aczkolwiek wciaz malejaca) wykorzystywana jest w produkcji zwierzecej, czesc wraca do gleby w postaci nawozu organicznego. W chwili obecnej te cele zagospodarowuja lacznie okolo 50% s lomy. Reszta stanowi potencjalny material do alternatywnego zagospodarowania. Surowce oleiste Za podstawowy surowiec oleisty mozliwy do produkcji i wykorzystania w warunkach polskich uwaza sie rzepak. W Polsce wystepuja jednak pewne ograniczenia klimatyczno-przyrodnicze zwiazane z produkcja rzepaku, które sprawiaja, ze mozna go uprawiac na ok. 50% grunt ów ornych Polski. Na area l tej rosliny znaczny wplyw bedzie miec bez watpienia potencjalny rozwój rynku biodiesla. Rysunek 1 przedstawia zmiany podstawowych parametr ów dotyczacych produkcji rzepaku w Polsce wed lug Krajowej Izby Biopaliw. Rysunek 1. Przewidywany wzrost area lu upraw rzepaku z podzialem na grupy zastosowan ZALACZNIK 4 Rodzaje enzymów stosowane powszechnie w przemy sle. Tabela 1. Rodzaje enzymów powszechnie stosowane w przemysle. Branza przemyslu Rodzaj enzymu Detergenty (srodki do Proteaza prania i mycia) Amylaza Zastosowanie Usuwanie zabrudze n bialkowych Usuwanie zabrudzen skrobiowych Lipaza Celulaza Usuwanie zabrudzen tluszczowych Czyszczenie, uzyskiwanie odpowiednich efektów barwnych, zapobieganie ponownemu osadzaniu sie barwnika (bawelna) Mannanaza Usuwanie zabrudzen mannanowych Skrobia i biopaliwa Przemysl spozywczy Amylaza Uplynnianie i scukrzanie skrobi Amyloglukozydaza Scukrzanie skrobi Pullulanaza Scukrzanie skrobi Izomeraza glukozowa Przeksztalcanie glukozy do fruktozy Glikozylotransferaza cyklodekstryn Produkcja cyklodekstryn Ksylanaza Redukcja lepkosci zacierów Proteaza Poprawa charakterystyki podloza produkcyjnego Proteaza Produkty mleczne dla alergików i dzieci Lipaza Produkcja serów Laktaza (betagalaktozydaza) Usuwanie laktozy (mleczarstwo) Metyloesteraza pektynianowa Poprawa cech reologicznych produktów owocowych Przemysl owocowy Pektynaza Modyfikacja wlasciwosci reologicznych Transglutaminaza Piekarnictwo Amylaza Obróbka m aki, regulacja struktury chleba Ksylanaza Kondycjonowanie ciasta Lipaza Stabilizacja i kondycjonowanie ciasta (emulacja in situ) Fosfolipaza Stabilizacja i kondycjonowanie ciasta (emulacja in situ) Oksydaza glukozowa Wzmacnianie struktury ciasta Lipoksygenaza Wzmacnianie struktury ciasta i rozjasnianie chleba Proteaza Produkcja ciastek i wyrobów cukierniczych Transglutaminaza Poprawianie tekstury pieczywa Przemysl paszowy Fitazy Hydroliza futynianów - strawnosc fosforu Ksylanaza Poprawianie strawnosci pasz Produkcja napojów Przemysl tekstylny ß-glukanaza Poprawianie strawnosci pasz Pektynaza Usuwanie pektyn, klaryfikacja Amylaza Produkcja piwa niskokalorycznego, obróbka soków ß-glukanaza Zacieranie Dekarboksylaza octanomleczanu Dojrzewanie piwa Lakkaza Klarowanie (soki), nadawanie odpowiednich walorów smakowych (piwo), obróbka korków do wina Celulaza Bioobróbka jeansu, zmiekczanie bawelny Amylaza Odklejanie klejonki skrobiowej Liaza pektynianowa Obróbka wstepna surowych materialów Katalaza Konczenie procesu bielenia Lakkaza Bielenie Peroksydaza Usuwanie nadmiaru barwnika Przemysl celulozowo- Lipaza papierniczy Przemysl tluszczowy Synteza organiczna Przemysl garbarski Higiena osobista Kontrola zabrudze n pojawiajacych sie w procesie produkcji Proteaza Usuwanie biofilmu Amylaza Powlekanie skrobia, odbarwianie, poprawianie nasiakliwosci Ksylanaza Poprawa charakterystyki procesu bielenia Celulaza Odbarwianie, poprawianie nasiakliwosci, modyfikacja wlókien celulozy Lipaza Transestryfikacja Fosfolipaza Poprawa wlasciwosci fizyko -chemicznych produktów; produkcja lizolecytyny Lipaza Rozdzielanie chiralnych alkoholi i amidów Acylaza Synteza penicyliny syntetycznej Nitrylaza Enancjoselektywna synteza kwasów organicznych Proteaza Usuwanie pozostalosci bialkowych Lipaza Usuwanie pozostalosci tluszczowych Amyloglukozydaza Czynnik przeciwbakteryjny (w polaczeniu z oksydaza glukozow a) Oksydaza glukozowa Bielenie, czynnik przeciwbakteryjny Peroksydaza Czynnik przeciwbakteryjny --powrót do spisu tresci-- PODSUMOWANIE Kierunki rozwoju biotechnologii w Polsce sa bardzo zróznicowane, zaleza one od obszaru jej stosowania i trudno jest ujednolicac wnioski badz ocenia c wage poszczególnych kierunków badawczych w obrebie calej biotechnologii. Podsumowanie nie s luzy ocenie, lecz wskazuje na istotne elementy zawarte w ka zdej z odrebnych i niezaleznych czesci raportu. Podstawowe tezy wystapienia Guenthera Verheugena dotyczacego biotechnologii podczas obrad okraglego stolu w Brukseli we wrze sniu 2005 r. byly nastepujace: - debata biotechnologiczna musi byc otwarta, ale oparta na naukowej postawie; - biotechnologia ma podstawowe znaczenie dla rozwoju gospodarki Europy; - rozwijaj ac badania naukowe w zakresie biotechnologii stwarzamy szanse dla lepszej jakosci zycia w Europie. W konsekwencji integracji z Unia Europejska, zasadnicze znaczenie dla polskiej gospodarki ma koniecznosc przeksztalcenia z rynku konsumentów w panstwo stwarzajace warunki do wytwarzania bioproduktów, gdy z w Polsce istnieje okreslony potencjal badawczy w zakresie biotechnologii i powinien on zostac zgodnie ze swiatowymi trendami optymalnie wykorzystany dla rozwoju polskiej gospodarki. W tym kontekscie bardzo dziwnie brzmia zapowiedzi tworzenia obszarów „wolnych od GMO”. Powinny natomiast zostac wprowadzone mechanizmy ulatwiajace transfer technologii ze srodowiska akademickiego do przemyslu. Niezbedne w tym celu jest wsparcie panstwa dla prowadzenia bada n naukowych i wdrozeniowych, wprowadzenie nowych rozwiazan formalnych oraz uzyskanie akceptacji spolecznej, aby rozwijac polskie firmy innowacyjne oparte o wlasne patenty i produkuj ace na rynek krajowy i swiatowy. Podstawowe czynniki utrudniajace i limitujace rozw ój krajowej biotechnologii to biurokracja, system podatkowy, trudnosci w uzyskaniu kredytu oraz malo zyczliwy stosunek w ladz politycznych do innowacyjnych technologii. Ponadto istotne jest skrócenie procedury, udostepnienie srodków finansowych dla miedzynarodowych zgloszen patentowych oraz powszechnosc i popularyzacja tej problematyki w srodowisku twórców nauki i techniki. Wazna jest równiez stabilnosc i dlugoterminowosc stawianych cel ów i zada n, gdyz niemozliwe jest zrealizowanie istotnego programu badawczego i wdro zeniowego w ramach projektów trwajacych np. 3 lata. Potrzebna jest intensyfikacja dzialan zmierzaj acych do utworzenia systemu komercjalizacji osiagniec biotechnologii oraz wykorzystania najbardziej zaawansowanych przedsiewziec badawczo-wdrozeniowych. System ten powinien byc logiczny, wyzwalajacy inicjatywe srodowiska, uwzgl edniajacy specyfike biotechnologii i zapewniajacy koordynacje oraz wspóldzia lanie organizacji bioracych udzial w tym procesie. System ten nie powinien byc ograniczony do malych i srednich przedsi ebiorstw ze wzgledu na koniecznosc anga zowania znacznych nak ladów, którym moga sprostac duze przedsiebiorstwa. Istnieje równiez potrzeba skoordynowania dzialan w zakresie biotechnologii w Polsce. Polska Platforma Technologiczna Biotechnologii, Centra Doskonalosci czy Centra Zaawansowanych Technologii, które w sw ój program badawczy wpisaly dzialania z biotechnologii przemyslowej to przyklady rodzimych inicjatyw majacych na celu integracje i aktywizacj e dzialan w tym obszarze. Zarówno jednostki badawcze, jak i przedsi ebiorstwa wskazuj a, iz brak dostatecznego finansowania utrudnia rozw ój biotechnologii. Brak inwestycji w badania i nowe technologie zwiazane z biotechnologia w ankietowanych przedsiebiorstwach wymieniane byly wsród najpowazniejszych zagrozen dla rozwoju tego sektora gospodarki. Proponuje sie powiazanie finansowania badan rozwojowych z komercjalizacja wyników, lecz takie rozwiazanie nalezy wprowadza c ostroznie z uwagi na specyfike dziedziny, gdyz finansowanie prac badawczowdro zeniowych wymaga nie tylko duzych srodków finansowych, ale takze uwzglednienia mozliwych niepowodze n. Poza wnioskami wsp ólnymi dla calej polskiej biotechnologii, istnieje potrzeba wskazania na odrebne elementy, które pojawiaja sie w poszczególnych jej dziedzinach. Diagnostyka molekularna w medycynie wymaga rozwiazan innowacyjnych, które wnosz a potencjalnie bardzo duza wartosc dodana medyczna, gospodarcza i spoleczna. W Polsce istnieja warunki, by osiagnac przy stosunkowo niskich dodatkowych nakladach (50 - 100 mln z l rocznie) najwyzsze standardy swiatowe. Ze wzgl edu na znacznego stopnia homogenno sc genetyczna polskiej populacji szczególnie du zy potencjal istnieje w zakresie opracowywania testów molekularnych wykrywajacych predyspozycje do chorób i reakcje na leki. Agrobiotechnologia jest cz escia biotechnologii, która bardzo dobrze wpisuje sie w tworzenie gospodarki opartej na wiedzy w dziedzinie rolnictwa i rozwijaniu tak zwanej zielonej gospodarki. Polska jest zywotnie zainteresowana realizacja takich dzia lan, ze wzgl edu na znaczenie, jakie rolnictwo zajmuje w naszej gospodarce. Pelne wykorzystanie potencja lu, który oferuje agrobiotechnologia wymaga szeregu skoordynowanych dzialan, zarówno w sferze organizacji i finansowania badan, jak i przemyslu hodowlano-nasiennego oraz samego rolnictwa. Preferowane kierunki dzialan powinny sie koncentrowac na rozwoju nowych metod i technologii umozliwiajacych spelnienie przez rolnictwo nowych oczekiwan co do zakresu i jakosci produkcji, zwlaszcza w zakresie produkcji rolnictwa na potrzeby przemyslu i medycyny. Obejmuja one przede wszystkim: zmniejszenie wplywu czynników srodowiskowych na rolnictwo, surowce odnawialne, ro sliny przemyslowe, polepszenie koegzystencji roslin, polepszenie monitoringu roslin. Leki nowoczesnej biotechnologii generuja wysoka wartosc dodana i przyczyniaja sie do znaczacej poprawy i ochrony zdrowia spo leczenstwa. Skuteczne badania aplikacyjne nad technologiami tych leków leza calkowicie w mozliwosciach polskiego sektora B+R i moga doprowadzi c do znacznego postepu w medycynie i ochronie zdrowia. Potrzebne sa zmiany w ocenie osiagniec badawczych opartych na istotnych wdro zeniach w zakresie badan aplikacyjnych, opracowania technologii i uruchamiania produkcji nowoczesnych leków biotechnologicznych. Dzieki biotechnologii przemyslowej mozna uzyskiwac zróznicowane produkty: specyficzne chemikalia, chiralne prekursory farmaceutyków, antybiotyki, witaminy, sk ladniki zywnosci i pasz, srodki zapachowe i smakowe, kosmetyki, detergenty, biopolimery i in. Biotechnologia przemyslowa daje równiez istotne korzysci ekologiczne: nie powoduje wzrostu efektu cieplarnianego, wykorzystujac odnawialne surowce roslinne wspiera sektor rolniczy, wytwarza produkty biodegradowalne, zmniejsza ilosc odpadów chemicznych i zu zycie toksycznych chemikaliów. Glówne kierunki badan podstawowych niezbedne do rozwoju nowoczesnej biotechnologii przemyslowej to: nowe enzymy i mikroorganizmy, genomika mikroorganizmów i bioinformatyka, inzynieria i modelowanie szlaków metabolicznych, funkcja i optymalizacja biokatalizatorów, projektowanie procesów wykorzystujacych biokatalizatory, inzynieria bioprocesowa, izolacja i oczyszczanie bioproduktów. Swiatowe dazenia w obszarze biotechnologii przemyslowej koncentruja sie na jak najefektywniejszym wykorzystaniu biomasy poprzez rozwijanie koncepcji zintegrowanych biorafinerii, gdzie obok biopaliw i bioenergii wytwarzane beda chemikalia róznego przeznaczenia, biomateria ly/biopolimery oraz zywnosc i pasze. Wedlug krótko- i dlugoterminowych prognoz obserwowany bedzie ciagly wzrost udzialu biomasy jako odnawialnego zródla energii i surowca dla przemyslu chemicznego. Rozw ój biotechnologii przemyslowej w latach 2007 - 2013 powinien sie koncentrowac na badaniach prowadzacych do efektywnego, ekologicznego uzyskiwania nastepujacych produktów: biokatalizatory, biopaliwa, produkty czesciowo otrzymywane metodami biotechnologicznymi, testy diagnostyczne, wysoko specjalistyczne chemikalia oraz pólprodukty. Biorac pod uwag e istniejaca infrastrukture, dostepne surowce i zaplecze intelektualne, kierunki rozwoju biotechnologii przemyslowej w Polsce powinny si e koncentrowac w najbli zszych latach na: biopaliwach (bioetanol - z surowców skrobiowych i lignocelulozowych; biodiesel), biokatalizatorach i procesach biokatalizy w r óznych galeziach gospodarki, biokatalizatorach w modyfikowaniu skladników zywnosci, biomaterialach/biopolimerach, biofarmaceutykach i bioprocesach w ochronie srodowiska. Mozliwosci stwarzane przez biotechnologie przemyslowa w sektorze ochrony srodowiska maja podstawowe znaczenie i wymagaja osobnego opracowania. Trendy swiatowe jednoznacznie wskazuja biotechnologie jako podstawe przemyslu w przysz losci, a zatem Polska nie moze sobie pozwoli c na zaniechanie próby odnalezienia swojego miejsca w tak istotnej dziedzinie. --powrót do spisu tresci-- CONCLUSIONS Directions of biotechnology development in Poland are highly diversified, depending on the area of application, hence it is difficult to draw common conclusions or to rank research directions within biotechnology as a whole. Therefore, this section does not assess but highlights the most important elements from each of the distinct and independent parts of the report. The basic theses of Guenther Verheugen’s speech concerning biotechnology delivered during the round table meeting in Brussels in September 2005 were as follows: - scientific debate must be open but research-based, - biotechnology is crucial for European economic development, - fostering research in the field of biotechnology is a chance for a better quality of life in Europe. As a consequence of integration with the European Union, it is essential for the Polish economy to undergo transformation from being a consumer market to become a successful manufacturer of bioproducts since Poland has considerable potential in the area of biotechnology and one should take advantage of it in order to foster Polish economic development. In this context creation of “GMO free areas ” seems to be very strange. On the other hand, mechanisms facilitating technology transfer from academia to industry should be implemented as soon as possible. In order to achieve this goal, the Government should support research and implementation, new legal solutions should be introduced, and the society’s acceptance must be gained in order to promote the development of Polish innovative companies based on own patents and those selling their products both on the national and world markets. The basic factors hampering Polish biotechnology development are: bureaucracy, the complex taxation system, difficulties in getting credits and, last but not least, the unfavourable attitude of politicians towards innovative technologies. Moreover, it is crucial to shorten the patenting procedure, render available funds for international patent applications and popularise the issue among researchers. It is also vital to focus on long -term goals and tasks, since it is impossible to realise essential research and its implementation within short-term projects. There is a need for the intensification of activities aimed at establishing an efficient commercialisation system for biotechnology achievements; most advanced research and implementation initiatives should be supported. Such a system should be logical, stimulating for the scientific and industrial environments, designed specifically for biotechnology and ensure both coordination and cooperation of organisations involved in this process. The system should not be limited to small and medium enterprises due to the fact that considerable financial sources are needed for biotechnological research so often mostly large companies can contribute. There is also a need for coordinating biotechnology-related initiatives in Poland. The Polish Technological Platform of Biotechnology, Centres of Excellence or Advanced Technology Centres which included industrial biotechnology in their programmes are examples of domestic initiatives aiming at fostering dynamic development and integration of academia and industry within this field on the national level. Both research institutions and enterprises claim that inadequate financing hampers development of biotechnology. Lack of research and new technology investments were mentioned among the most important threats for the sector. One of the possible solutions would be connecting research financing with the commercialisation of its outcomes but this has to be done cautiously as financing research requires not only large amounts of financial sources but has to take into consideration the risks of failure. Beside drawing conclusions that are common to the Polish biotechnology as a whole, one should take into account certain elements related to its distinct sectors. Molecular diagnostics in medicine requires innovative solutions which potentially contribute to a very high added value in terms of medicine, economy and society. In Poland it is feasible to achieve the highest world standards with relatively low additional inputs (50-100 mln PLN per year). Very high genetic homogeneity of the Polish population is a reason to focus on designing molecular tests detecting predispositions for certain diseases as well as reactions to drugs. Agrobiotechnology is a part of biotechnology which contributes to the knowledge -based economy in the field of agriculture and to the “green economy ” development. Poland has a vital interest in carrying out research in agrobiotechnology because of the importance of agriculture for our economy. Efficient exploitation of agrobiotechnology capabilities requires many coordinated activities both in management and financing of research, seed industry and agriculture. The new developments in agrobiotechnology should concentrate on the methods and technologies fulfilling current demands including renewable biomass and high quality products, particularly regarding agricultural production for industry and medicine. The main points are: the reduction of environmental impact on agriculture, renewable biomass sources, industrial plants, better coexistence of plants, improved monitoring of plants. Modern biotechnological medicines are exceptionally innovative products, generating extremely high added value and contributing highly to health care. Effective use of research and development in the field of technologies of production of these drugs is within reach of the Polish R&D and will generate interest of science. Scientific discoveries in the field of new medicines and new therapeutic methods lead to important advances in health care and medicine. The intensification of in home improved R&D results on technologies and modern biotechnological drugs production is an effective means of increasing economic competitiveness, bearing all the economical, financial, social and scientific profits. Activities aiming at creating a system of commercialising the achievements of biotechnology, as well as at making the most of the advanced R&D projects are needed. Changes in the valuation of R&D based achievements of institutions, executed by the Ministry of Education are necessary to meet this aim. Industrial biotechnology yields a wide variety of products: fine chemicals, chiral precursors of drugs, antibiotics, vitamins, food and feed ingredients, flavours, cosmetics, detergents, biopolymers etc. Industrial biotechnology is eco-friendly, since it does not contribute to the greenhouse effect, supports agriculture through the use of renewable plant materials, yields biodegradable products, reduces the amount of waste, as well as decreases the use of toxic chemicals. The most important research fields that are indispensable for the development of modern industrial biotechnology in Poland are the following: novel enzymes and microorganisms, microbial genomics and bioinformatics, metabolic engineering and modeling, biocatalyst function and optimization, biocatalytic process design, bioproduct isolation and purification. Worldwide tendencies in industrial biotechnology focus on the most efficient use of biomass through the development of integrated biorefineries where, beside biofuels and bioenergy, valueadded products, biomaterials/biopolymers as well as food and feed will be produced. According to short- and long-term predictions there will be a continuous increase in biomass application as a renewable energy source and raw material for chemical industry. Industrial biotechnology development from 2007 to 2013 should focus on research leading to efficient, eco-friendly production of biocatalysts, products manufactured with the use of bioprocesses in one or more of processing steps, diagnostic tests, fine chemicals and intermediate products. One should also be aware of advantages resulting from the application of environmental biotechnology in the environment protection sector. Taking into account the existing infrastructure, available raw materials and research, one should focus on the following directions of biotechnology development in Poland in the nearest future: biocatalysts, biofuels (bioethanol - from starch and lignocellulose, biodiesel), biomaterials/biopolymers, biopharmaceuticals and bioprocesses in environment protection. Opportunities created by environmental biotechnology are of very high importance and need to be elaborated in a separate report. Worldwide trends clearly indicate biotechnology as fundamental for industry in the future, hence Poland’s priority should be to become competitive in this important field. --powrót do spisu tresci-- O AUTORZE MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI POLSKA AKADEMIA NAUK Komitet Biotechnologii przy Prezydium PAN RAPORT PERSPEKTYWY I KIERUNKI ROZWOJU BIOTECHNOLOGII W POLSCE DO 2013 r. Materia ly zebrano i opracowano pod kierunkiem prof. dr hab. Stanislawa BIELECKIEGO Warszawa, 13 grudnia 2005 r.