чем занимается зеленая генная инженерия
Генная инженерия
Обзор
Используемая в сельском хозяйстве так называемая «зеленая генная инженерия» представляет собой направленный метод формирования новых генетических свойств. Данный метод предполагает внедрение генов или других участков генетического материала (ДНК), например, от бактерий, в генотип растений.
Методы генной инженерии позволяют применять узконаправленный подход: в генотип культуры встраивается конкретный ген, отвечающий за новый желаемый признак.
По мнению критиков перенос генов от других видов ставит под угрозу безопасность продукции.
Исследователи обнаружили в бактериях ферменты, которые расщепляют ДНК на определенных участках, что послужило толчком к развитию генной инженерии. Первые исследования с использованием вирусного генетического материала были проведены ориентировочно в 1970 году.
Применение компанией KWS
В качестве примера можно привести создание устойчивой к гербицидам генетически модифицированной сахарной свеклы.
В современном растениеводстве и селекции биотехнологические методы давно стали привычными и применяются повсеместно. За последние годы ученые научились гораздо лучше определять характеристики растений по их генотипу. Функциональные генетические исследования значительно расширили наши знания о сложных молекулярно-биологических процессах, происходящих в растениях.
Между тем, данное направление селекции позволяет создавать растения с заданными свойствами, что гораздо эффективнее и целесообразнее.
После того, как ученые выделяют ген, участвующий в проявлении необходимого признака, начинается второй этап – создание сортов и гибридов растений, обладающих таким признаком. На текущий момент для этого существует широкий спектр различных методов, в том числе генная инженерия.
Методы генной инженерии позволяют встраивать в генетический материал сельскохозяйственных культур отдельные гены или фрагменты ДНК, ранее обнаруженные в других организмах, что дает возможность целенаправленно переносить желаемые генетические признаки и, кроме того, «выключать» отдельные гены.
Генная инженерия – это не самоцель, а метод, которому всегда отдается предпочтение, если он наилучшим образом подходит для достижения поставленной селекционерами цели. В частности, данный метод используют в тех случаях, когда отвечающий за желаемый признак ген отсутствует в генотипе определенного сорта, что делает гибридизацию невозможной. В то время как в рамках традиционной селекции используются только гены, присутствующие в генотипе сорта, генные инженеры способны осуществлять перенос генов от других организмов, например, бактерий.
Одним из преимуществ генной инженерии является и то, что она позволяет встраивать необходимые гены диких растений в ДНК высокоурожайных сельскохозяйственных культур. Традиционная селекция приводит к объединению обеих родительских линий, т.е. к смешению как необходимых, так и нежелательных признаков. Именно поэтому генная инженерия (в отличие от традиционной гибридизации) способна обеспечить значительное ускорение прогресса в области селекции.
По закону «генетически модифицированными» считаются только те растения, генотип которых был изменен при помощи методов генной инженерии. Использование таких ГМО (генетически модифицированных организмов) регулируется особым законодательством.
KWS – международная селекционная компания, широко представленная на рынках стран мира. В ходе нашей научно-исследовательской деятельности мы применяем все международно признанные методы, в том числе и зеленую генную инженерию.
Принципы компании KWS при использовании зеленой генной инженерии
Что такое генная инженерия и зачем вмешиваться в природу организмов
Содержание:
Генная инженерия — это современное направление биотехнологии, объединяющее знания, приемы и методики из целого блока смежных наук — генетики, биологии, химии, вирусологии и так далее — чтобы получить новые наследственные свойства организмов.
Перестройка генотипов происходит путем внесения изменений в ДНК (макромолекулу, обеспечивающую хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) и РНК (одну из трех основных макромолекул, содержащихся в клетках всех живых организмов).
Если внести в растение, микроорганизм, организм животного или даже человека новые гены, можно наделить его новой желательной характеристикой, которой до этого он никогда не обладал. С этой целью сегодня генная инженерия используется во многих сферах. Например, на ее основе сформировалась отдельная отрасль фармацевтической промышленности, представляющая собой одну из современных ветвей биотехнологии.
История развития
Истоки
Основы классической генетики были заложены в середине XIX века благодаря экспериментам чешского-австрийского биолога Грегора Менделя. Открытые им на примере растений принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам в 1865 году, к сожалению, не получили должного внимания у современников, и только в 1900 году Хуго де Фриз и другие европейские ученые независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследственности.
Параллельно с этим шел процесс формирования знаний о ДНК. Так, в 1869 году швейцарский биолог Фридрих Мишер открыл факт существования макромолекулы, а в 1910 году американский биолог Томас Хант Морган обнаружил на основе характера наследования мутаций у дрозофил, что гены расположены линейно на хромосомах и образуют группы сцепления. В 1953 году было сделано важнейшее открытие — американец Джон Уотсон и британец Фрэнсис Крик установили молекулярную структуру ДНК.
На подъеме
К концу 1960-х годов генетика активно развивалась, а ее важными объектами стали вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов, а в 1970-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК.
Генная инженерия как отдельное направление исследовательской работы зародилась в США в 1972 году, когда в Стэнфордском университете ученые Пол Берг, Стэнли Норман Коэн, Герберт Бойер и их научная группа внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки (E. coli), то есть создали первую рекомбинантную ДНК.
Техника ПЦР была впервые разработана в 1980-х годах американским биохимиком Кэри Маллисом. Будущий лауреат Нобелевской премии по химии (1993 года), обнаружил в специфический фермент — ДНК-полимеразу, который участвует в репликации ДНК. Этот фермент буквально считывает отрезки цепи нуклеотидов молекулы и использует их в качестве шаблона для последующего копирования генетической информации.
Новая эра
В 1996 году методом пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки на свет появилось первое клонированное млекопитающее — овца Долли. Это событие стало революционным в истории развития генной инженерии, потому что впервые стало возможным серьезно говорить о создании клонов и выращивании живых организмов на основе молекул.
Технологии генной инженерии
Генная инженерия за короткий срок оказала огромное влияние на развитие различных молекулярно-генетических методов и позволила существенно продвинуться на пути познания генетического аппарата.
Так, появилась технология CRISPR — инструмент редактирования генома. В 2014 году MIT Technology Review назвал его «самым большим биотехнологическим открытием века». Он основан на защитной системе бактерий, которые производят специальные ферменты, позволяющие им защищаться от вирусов.
«Каждый раз, когда бактерия убивает вирус, она разрезает остатки его генома, будь то ДНК или РНК, и сохраняет их внутри последовательности CRISPR, как в архив. Как только вирус атакует снова, бактерия использует информацию из «архива» и быстро производит защитные белки Cas9, в которых заключены фрагменты генома вируса. Если вдруг эти фрагменты совпадают с генетическим материалом нынешнего атакующего вируса, Cas9 как ножницами разрезает захватчика, и бактерия снова в безопасности», — поясняет Алевтина Федина, медицинский директор Checkme.
Уникальное открытие состоялось в 2011 году, когда биологи Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье обнаружили, что белок Cas9 можно обмануть. Если дать ему искусственную РНК, синтезированную в лаборатории, то он, найдя в «архиве» соответствие, нападет на нее. Таким образом, с помощью этого белка можно резать геном в нужном месте — и не просто резать, а еще и заменять другими генами.
Теоретически, технология CRISPR может позволить редактировать любую генетическую мутацию и излечивать заболевание, которое она вызывает. Но практические разработки CRISPR в качестве терапии еще только в начальной стадии, и многое еще непонятно.
Есть и другие методы генной инженерии, например, ZFN и TALEN.
Где и как применяется генная инженерия
Медицина
Уже сейчас активно применяется инсулин человека (хумулин), полученный посредством рекомбинантных ДНК. Клонированные гены человеческого инсулина были введены в бактериальную клетку, где начался синтез гормона, который природные микробные штаммы никогда не синтезировали. С 1982 года компании США, Японии, Великобритании и других стран производят генно-инженерный инсулин.
Кроме того, несколько сотен новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику. Среди лекарств, находящихся в стадии клинического изучения, препараты, потенциально лечащие артрозы, сердечно-сосудистые заболевания, онкологию и СПИД. Среди нескольких сотен генно-инженерных компаний 60% заняты именно разработкой и производством лекарственных и диагностических средств.
«В медицине среди достижений генной инженерии сегодня можно выделить терапию рака, а также другие фармакологические новинки — исследования стволовых клеток, новые антибиотики, прицельно бьющие по бактериям, лечение сахарного диабета. Правда, пока все это на стадии исследований, но результаты многообещающие», — говорит Алевтина Федина.
Сельское хозяйство
В сельском хозяйстве одна из важнейших задач генной инженерии — получение растений и животных, устойчивых к вирусам. В настоящее время уже есть виды, способные противостоять воздействию более десятка различных вирусных инфекций.
Еще одна задача связана с защитой растений от насекомых-вредителей. Путем генетической модификации растений можно уменьшить интенсивность обработки полей пестицидами. Например, трансгенные растения картофеля и томатов стали устойчивы к колорадскому жуку, растения хлопчатника — к разным насекомым, в том числе и к хлопковой совке.
Использование генной инженерии позволило сократить применение инсектицидов (препаратов для уничтожения насекомых) на 40–60%.
Благодаря генной инженерии зерновые культуры стали более устойчивы к климатическим условиям, кроме того появилась возможность увеличить количество витаминов и полезных веществ в продукте. Например, можно обогатить рис витамином «А» и выращивать его в тех регионах, где люди имеют массовую нехватку этого элемента.
С помощью генной инженерии пытаются решить и экологические проблемы. Так, уже созданы особые сорта растений с функцией очистки почвы. Они поглощают цинк, никель, кобальт и иные опасные вещества из загрязненных промышленными отходами почв.
Скотоводство
В Кемеровской области работа генетиков позволила получить устойчивое к вирусу лейкоза племенное поголовье высокопродуктивных животных. Для проведения эксперимента кузбасские ученые отобрали здоровых коров черно-пестрой породы массой до 500 кг. Животным трансплантировали модифицированные эмбрионы, устойчивые к вирусу лейкоза. В середине сентября 2020 года родилось 19 телят с измененными генами.
«В месячном возрасте была проведена оценка, которая показала, что телята отличаются от своих сверстников только устойчивостью к вирусу. Пять особей отобрали для дальнейшей селекционной работы. Это позволит закрепить наследственные признаки устойчивости к вирусу лейкоза у последующих поколений», — пояснила руководитель проекта, доктор биологических наук, профессор кафедры зоотехнии Кузбасской ГСХА Татьяна Зубова.
По словам Зубовой, лейкоз крупного рогатого скота — вирусная хронически неизлечимая болезнь, при которой возникают поражение кроветворной системы и новообразования. Данное заболевание наносит значительный ущерб генофонду пород и мясной промышленности в целом, потому что мясо зараженных животных запрещено употреблять в пищу. Единственным доступным методом борьбы с лейкозом ранее было только уничтожение зараженного скота.
Этот успех позволяет говорить о том, что в дальнейшем будет возможно редактировать гены крупного рогатого скота и от других болезней.
С прицелом на человека
В 2009 году группа ученых под руководством молодого исследователя Джея Нейтца из Вашингтонского университета сумели с помощью генной терапии вернуть обезьянам способность различать оттенки зеленого и красного, которой они были лишены от рождения.
В область сетчатки глаза двух подопытных обезьян был введен безвредный вирус, несущий недостающий ген фоточувствительного рецептора. Вскоре после процедуры обе обезьяны начали различать оттенки красного и зеленого на сером фоне. Два года наблюдения не выявили у них каких-либо нарушений, поэтому ученые не исключают, что данную методику уже вскоре можно будет применять у людей, страдающих дальтонизмом.
Ученые шагнули еще дальше и уже пробуют выращивать в теле животных органы для трансплантации людям. Для минимизации риска отторжения тканей животным вводят специальные гены. Этими опытами занимается научная лаборатория Рослинского института в Великобритании, которая представила миру овцу Долли.
В 2019 году британские ученые вывели кур, яйца которых содержат два вида человеческих белков, способных противодействовать артриту и некоторым видам онкологических заболеваний. В яйцах содержится человеческий белок под названием IFNalpha2a, обладающий мощными противовирусными и противораковыми свойствами, а также человеческий и свиной вариант белка под названием макрофаг-CSF, который планируют использовать для создания препарата, стимулирующего самостоятельное заживление поврежденных тканей.
Изменение ДНК человека
Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 года с целью генетического маркирования опухоль-инфильтрующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы.
14 сентября 1990 года в Бетесде (США) четырехлетней девочке, страдающей наследственным иммунодефицитом, обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АDA), были пересажены ее собственные лимфоциты.
Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови с помощью модифицированного вируса, в результате чего клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через шесть месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.
После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения различных заболеваний. Уже сегодня с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию и некоторые виды онкологии.
Генная терапия
Генная терапия — введение, удаление или изменение генетического материала, в частности ДНК или РНК, в клетке пациента для лечения определенного заболевания.
Существует три основных стратегии использования генной терапии:
Наиболее часто применяемый метод включает вставку «терапевтического» гена для замены «ненормального» или «вызывающего болезнь».
В 2015 году впервые была проведена процедура изменения ДНК человека с целью продления молодости клеток, когда американке Элизабет Пэрриш 44 лет ввели в организм препарат, влияющий на ДНК, а в 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что с его помощью у двух детей-близнецов якобы изменены гены для выработки у них иммунитета к вирусу ВИЧ, носителем которого являлся их отец.
Все это, с одной стороны, выглядит грандиозно и обнадеживает, но с другой, — вызывает опасения, ведь генетические манипуляции, теоретически, возможно использовать не только в благих и мирных целях.
После эксперимента с ДНК близнецов в Китае, ЮНЕСКО выступила с инициативой о запрете изменения генов у новорожденных до того момента, пока достоверно не будет доказана безопасность таких манипуляций.
Этическая сторона вопроса
В 1997 году ЮНЕСКО выпустила Всеобщую декларацию о геноме человека и его правах, рекомендовав мораторий на генетическое вмешательство в зародышевую линию человека, а в декабре 2015 года на международном саммите по геномному редактированию человека изменение гаметоцитов и эмбрионов для генерации наследственных изменений у людей было объявлено безответственным.
Российское сообщество генетиков в большинстве своем считает, что такие эксперименты на данный момент преждевременны и требуют более глубокого исследования и обсуждений.
«Вопрос клонирования уже давно стоит на горизонте. Этично ли выращивать клонов, чтобы потом забирать их органы для трансплантации человеку… Большой вопрос. Само собой, это абсолютно нормально, что нет единой точки зрения, ведь смысл подобных дискуссий как раз в том, чтобы найти правильные формулировки и отрегулировать потенциально спасительное, но при этом очень опасное знание», — говорит Алевтина Федина.
Страх неизвестности
Вариантов развития событий в области генной инженерии существует множество, и далеко не все они изучены и, в принципе, известны. Поэтому они должны быть последовательно зафиксированы и регламентированы.
Естественно, больше всего опасений вызывают плохие сценарии развития событий. Как правило, все начинается с помощи людям и изобретения новых лекарств. Но потом человек может прийти к желанию сделать своего ребенка светловолосым и зеленоглазым или создать армию универсальных солдат, не боящихся боли и не ведающих страха.
Олег Долгицкий, социальный философ, отмечает, что современное общество настолько неоднородно в культурном и экономическом плане, что любые методы, способные существенно изменить геном, могут создать условия не только для классового, но и видового расслоения, где представители «первого мира» смогут существенно продлевать свою жизнь и не бояться никаких болезней, в отличие от менее богатых людей. Это является серьезнейшей почвой для конфликтов и столкновений.
Эксперты убеждены, что генная инженерия — это будущее медицины. Возможность избавить младенца от пожизненного гнета заболевания, излечить людей от рака, найти лекарство против ВИЧ — за всем этим будет стоять генная инженерия. При этом желание человека изменить, например, цвет глаз или предотвратить наследственное заболевание, несмотря на все риски, будет только расти. И похоже, что остановить этот процесс уже не представляется возможным.
Красная, зеленая, синяя биотехнология – определение и этапы
Почти все люди никогда не занимались биотехнологией в повседневной жизни и они не понимают, что означает этот термин. Однако если им сказать, что производство сыра, изготовление вина это примеры биотехнологии, то они начинают немного понимать, что подразумевается под этим понятием.
С древних времен в производстве продуктов питания доминировала биотехнология.
Определение биотехнологии
Биотехнология — это термин, который используется для демонстрации применения системной биологии, направленной на производство продукта, соответствующего человеческому желанию.
Биотехнология наука представляющая комплексное применение биохимии, микробиологии и химической инженерии с целью получения результатов применения технологии с возможностью культивирования микробов, клеток или тканей в области промышленности, здравоохранения и сельского хозяйства.
Биотехнология как биологические процессы, осуществляемые микроорганизмами, которые используются человеком и приносят ему пользу.
Некоторые принципы биотехнологии:
Принципы биотехнологии используются для повышения продуктивности и качества пищевых продуктов, фермерских хозяйств, а также для решения реальных проблем в области здравоохранения путем предоставления новых вакцин в некоторых ферментах с помощью технологии рекомбинантной ДНК.
Биотехнология вообще означает повышение качества организма за счет применения технологий. Применение этих технологий может изменить биологическую функцию организма путем добавления генов из других организмов или измененных генов в организме. Изменение биологической природы с помощью генной инженерии приводит к «рождению нового организма» как биотехнологического продукта, обладающего полезными для человека свойствами.
Применяется в таких отраслях промышленности, как разработка и производство новых соединений, а также производство возобновляемых источников энергии. Путем манипулирования микроорганизмами, такими как бактерии, дрожжи или пивные дрожжи, которые производят ферменты и организмы созданные для облегчения процесса производства и переработки промышленных отходов. Выщелачивание (отбеливание) нефти и минералов из почвы для повышения ее эффективности добычи, пластика является экологически чистым, а также изготовление пива на дрожжах.
Биотехнология тесно связана с планетой. Одним из факторов, разрушающих земную атмосферу, является углекислый газ, образующийся при горении на заводах или в автомобиле. Изготовление дымохода с принципом коагуляции позволяет углекислому газу, который вырабатывается установкой, собираться и не выходить в свободный воздух.
Производство биоэтанола и биодизеля является одной из задач сокращения выбросов углекислого газа. Топливо использует растения и водоросли в качестве сырья для производства. Эти технологии направлены на сокращение использования нефти, которые сокращаются.
Красная биотехнология
Медицина это отрасль которая подтверждает определение биотехнологии. Ее сфера охвата охватывает весь спектр медицины человека, начиная от стадий:
Одним из примеров применения биотехнологии является использование организмов для производства лекарств и вакцин, пенициллина, стволовых клеток для регенеративной медицины и генной терапии для лечения генетических заболеваний с помощью замены аномального на нормальный ген.
Красная биотехнология имеет некоторые продукты, которые в настоящее время все еще являются предметом споров, такие как клонирование — это размножение живого существа и генная инженерия. С помощью клонирования можно создать новый организм, который точно соответствует оригиналу, будь то человек или животное. Реальный пример результатов клонирования — овечка Долли.
Генная инженерия позволяет модифицировать дефект или недостаток в живых существах.
С помощью генной инженерии аутизм может быть уничтожен, синдром Дауна может быть устранен, цвет кожи может быть изменен, форма лица может быть изменена и т. д.
Несмотря на наличие благих намерений, непосредственно генетически не модифицированные представители природы человека никогда не бывают удовлетворены и благодарны тому, что получают.
Зеленая биотехнология
Зеленая биотехнология означает её применение в сельском хозяйстве и животноводстве.
В области сельского хозяйства играет важную роль в производстве растений, устойчивых к вредителям, пищевых продуктов с более высоким содержанием питательных веществ, а также растений, производящих полезные лекарственные препараты или соединения. Между тем, в области животноводства животные использовались в качестве «биореакторов» для производства важных продуктов, например козы, коровы, овцы и куры были использованы в качестве продуцента антител-защитных белков, которые помогают организму распознавать и бороться с чужеродными соединениями (антигенами).
Генетически модифицированные продукты питания — это один из продуктов зеленой биотехнологии, которые известны. Генно модифицированная пища имеет питательный состав, который может быть установлен в соответствии с потребностями питания человека. Одним из продуктов ГМО является еда с витаминами и минералами, такими как маргарин и сливочное масло с витамином А.
Золотой рис — горячая тема среди ученых диетологов. Золотой рис-это результат инженерного воздействия на рис, поэтому зерна риса, которые производятся, окрашиваются в золотисто-желтый цвет, потому что он был дополнен бета-каротином. Золотой рис был сделан для предотвращения дефицита витамина А у маленьких детей в Африке.
Синяя биотехнология
Синяя биотехнология представляет морские или прибрежные организмы, которые контролируют процессы, происходящие в водной среде. Развитие синей биотехнологии, в том числе генной инженерии для производства устриц, устойчивых к болезням и вакцины против вируса, поражающего лосося и других рыб.
Другой пример — трансгенный лосось, у которого есть гормон роста, в результате чего скорость роста высока за короткое время. Одним из этих направлений является производство морских водорослей, генная инженерия на рыбе для изменения размера рыбы и производство жемчуга.
Этапы развития биотехнологии
В своем развитии биотехнология поддерживала науки, основанные на молекулярной биологии, как молекулярная биология, молекулярная генетика, клетки, ткани и биохимия.
Область изучения на молекулярном уровне, требующая эффективности и точности сложных вычислений была не всегда.
Развитие биотехнологии делится на четыре этапа следующим образом:
Первый этап
Этот этап также известен как эпоха Пастера, которая характеризуется использованием микробов (бактерии, плесень, дрожжи ) для консервации продуктов питания/напитков за счет использования традиционных микробов.
Типичный напиток японцев (сакэ), пиво, вино, сыр, йогурт и традиционная еда (кефир) являются примерами результатов биотехнологического процесса. До 1920-х годов использование микробов развивалось также для производства химических веществ (ацетон, бутанол, лимонная кислота) и биомассы.
В 6000 году до нашей эры народ Вавилона сумел сделать пиво с ферментативным микроорганизмом как самый древний процесс биотехнологии.
Три тысячи лет спустя люди Шумера смогли развить производство пива, с самыми разнообразными вкусами (20 видов). До сих пор с помощью этой технологии можно расширять возможности этих видов напитков.
Второй этап
Биотехнология второго этапа началась, когда был открыт пенициллин Флемингом (1929) и начало его применения в промышленных масштабах в 1944 году. Этот процесс представляет форму брожения в месте загрязнения другими микроорганизмами. Ферментация — это процесс разложения соединения, с помощью микроорганизмов. Некоторые виды продуктов, возникающих в процессе разложения: этанол, уксусная кислота, лимонная кислота, молочная кислота и глицерин. Теперь процесс компостирования или переработки отходов также является примером такого типа ферментации. Второе поколение также известно как эра антибиотиков.
Третий этап
Определение биотехнологии третьего поколения стремительно взлетела в середине 1970-х годов с внедрением генной инженерии для манипулирования и улучшения свойств организма как “агента”, играющего важную роль в биоиндустрии.
Этот процесс протекает в стерильных условиях. Биотехнология третьего поколения включает биологические процессы без допуска посторонних микроорганизмов, которые загрязняют процесс. Разработаны различные продукты биологического или фармацевтического медицинского назначения имеющие высокую ценность, такие как интерфероны, гормоны и вакцины, полученные благодаря генной инженерии. Некоторые примеры таких продуктов как лекарственные средства-антибиотики (пенициллин, тетрациклин, стрептомицин, клоромфеникол, а также витамин В12, гиберин, кортизон или другие стероиды, аминокислоты, особенно глутаминовая кислота и различные ферменты. Гибридомная технология слияния двух клеток найдена британским учёным иммунологом Мильштейном в 1975 году открыла эру для производства антител на третьем этапе развития.
Четвертый этап
Эта волна стартовала с начала 21 века и характеризуется инженерной структурой фермента, изучаемого в области белковой инженерии.
Процесс развития биотехнологии не может быть отделен от роли ферментов как биокатализатора. Оценка свойств и кинетики (микроскопическая теория процессов) ферментативных реакций и разработка аналитического оборудования. Были разработаны кристаллографический рентген и масс-спектрометрия для идентификации вещества. Четвертое поколение также известно как эра разработки ферментов / белков для борьбы с коронавирусом.