เทคโนโลยีชีวภาพเป็นสาขาสหวิทยาการที่เกี่ยวข้องกับการบูรณาการวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์วิศวกรรมเพื่อบรรลุการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิตและส่วนต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตสำหรับผลิตภัณฑ์และบริการ^{[ 1 ]}ผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้เรียกว่า นัก เทคโนโลยี ชีวภาพ

คำว่าเทคโนโลยีชีวภาพถูกใช้ครั้งแรกโดยKároly Erekyในปี พ.ศ. 2462 ^{[ 2 ]}เพื่ออ้างถึงการผลิตผลิตภัณฑ์จากวัตถุดิบโดยอาศัยสิ่งมีชีวิต หลักการสำคัญของเทคโนโลยีชีวภาพเกี่ยวข้องกับการใช้ประโยชน์จากระบบชีวภาพและสิ่งมีชีวิต เช่นแบคทีเรียยีสต์และพืช เพื่อทำงานเฉพาะอย่างหรือผลิตสารที่มีคุณค่า

เทคโนโลยีชีวภาพมีผลกระทบอย่างมากต่อสังคมในหลายด้าน ตั้งแต่การแพทย์ การเกษตร ไปจนถึงวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมหนึ่งในเทคนิคสำคัญที่ใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพคือวิศวกรรมพันธุกรรมซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับเปลี่ยนองค์ประกอบทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการใส่ยีนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งเข้าไปในอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง และส่งผลให้เกิดลักษณะใหม่หรือปรับเปลี่ยนลักษณะที่มีอยู่^{[ 3 ]}

เทคนิคสำคัญอื่นๆ ที่ใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพ ได้แก่ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อในห้องปฏิบัติการเพื่อการวิจัยและทางการแพทย์ และการหมักซึ่งใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์หลากหลายชนิด เช่น เบียร์ ไวน์ และชีส

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพมีความหลากหลายและนำไปสู่การพัฒนาผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ยาเชื้อเพลิงชีวภาพพืชดัดแปลงพันธุกรรม และวัสดุนวัตกรรม^{[ 4 ]}นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อม เช่น การพัฒนาพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และการใช้จุลินทรีย์ในการทำความสะอาดพื้นที่ปนเปื้อน

เทคโนโลยีชีวภาพเป็นสาขาที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีศักยภาพอย่างมากในการแก้ไขปัญหาความท้าทายระดับโลกที่เร่งด่วนและปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้คนทั่วโลก อย่างไรก็ตาม แม้จะมีประโยชน์มากมาย แต่ก็ยังก่อให้เกิดความท้าทายด้านจริยธรรมและสังคม เช่น คำถามเกี่ยวกับการดัดแปลงพันธุกรรมและสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาส่งผลให้มีการถกเถียงและออกกฎระเบียบอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการใช้และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในอุตสาหกรรมและสาขาต่างๆ^{[ 5 ]}

เทคโนโลยีชีวภาพครอบคลุมกระบวนการที่หลากหลายในการดัดแปลงสิ่งมีชีวิตเพื่อวัตถุประสงค์ของมนุษย์ ย้อนกลับไปถึงการเลี้ยงสัตว์ การเพาะปลูกพืช และ "การปรับปรุง" สิ่งเหล่านี้ผ่านโปรแกรมการผสมพันธุ์ที่ใช้การคัดเลือกโดยมนุษย์และการผสมข้ามสายพันธุ์การใช้งานสมัยใหม่ยังรวมถึงวิศวกรรมพันธุกรรม ตลอดจนเทคโนโลยี การเพาะเลี้ยง เซลล์และเนื้อเยื่อสมาคมเคมีแห่งอเมริกาให้คำจำกัดความ ของเทคโนโลยี ชีวภาพว่าเป็นการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต ระบบ หรือกระบวนการทางชีวภาพโดยอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อการเรียนรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตและการปรับปรุงคุณค่าของวัสดุและสิ่งมีชีวิต เช่น ยา พืชผล และปศุสัตว์^{[ 6 ]}ตามที่สหพันธ์เทคโนโลยีชีวภาพแห่งยุโรปกำหนดเทคโนโลยีชีวภาพคือการบูรณาการวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและสิ่งมีชีวิต เซลล์ ส่วนต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต และโมเลกุลที่คล้ายคลึงกันสำหรับผลิตภัณฑ์และบริการ^{[ 7 ]}เทคโนโลยีชีวภาพตั้งอยู่บนพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ชีวภาพพื้นฐาน (เช่นชีววิทยาโมเลกุลชีวเคมีชีววิทยาของเซลล์ วิทยาเอ็มบริโอพันธุศาสตร์จุลชีววิทยา) และในทางกลับกันก็ให้วิธีการเพื่อสนับสนุนและดำเนิน การวิจัยพื้นฐานทางชีววิทยา^{[ 8 ]}

เทคโนโลยีชีวภาพคือการวิจัยและพัฒนาในห้องปฏิบัติการโดยใช้ข้อมูลชีวภาพเพื่อการสำรวจ การสกัด การใช้ประโยชน์ และการผลิตจากสิ่งมีชีวิต ใดๆ และแหล่งชีวมวล ใดๆ โดยวิธีการทางวิศวกรรมชีวเคมีซึ่งสามารถวางแผน (เช่น การผลิตซ้ำโดยการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ) คาดการณ์ กำหนดสูตร พัฒนา ผลิต และทำการตลาดผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงเพื่อวัตถุประสงค์ในการดำเนินงานอย่างยั่งยืน (เพื่อผลตอบแทนจากการลงทุนเริ่มต้นที่ไม่มีที่สิ้นสุดในการวิจัยและพัฒนา) และการได้รับสิทธิบัตรที่ยั่งยืน (เพื่อสิทธิพิเศษในการขาย และก่อนหน้านี้ต้องได้รับการอนุมัติในระดับชาติและนานาชาติจากผลการทดลองในสัตว์และมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน สาขา เทคโนโลยีชีวภาพด้านเภสัชกรรมเพื่อป้องกันผลข้างเคียงที่ตรวจไม่พบหรือข้อกังวลด้านความปลอดภัยใดๆ จากการใช้ผลิตภัณฑ์) ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}การใช้กระบวนการทางชีวภาพสิ่งมีชีวิตหรือระบบเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่คาดว่าจะปรับปรุงชีวิตมนุษย์เรียกว่าเทคโนโลยีชีวภาพ^{[ 12 ]}

ในทางตรงกันข้ามวิศวกรรมชีวภาพโดยทั่วไปถือเป็นสาขาที่เกี่ยวข้องซึ่งเน้นหนักไปที่แนวทางระบบระดับสูง (ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงหรือใช้วัสดุชีวภาพโดยตรง ) เพื่อเชื่อมต่อและใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิต วิศวกรรมชีวภาพคือการประยุกต์ใช้หลักการของวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ธรรมชาติกับเนื้อเยื่อ เซลล์ และโมเลกุล ซึ่งอาจถือได้ว่าเป็นการใช้ความรู้จากการทำงานและการจัดการทางชีววิทยาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สามารถปรับปรุงการทำงานในพืชและสัตว์ได้^{[ 13 ]}ในทำนองเดียวกันวิศวกรรมชีวการแพทย์เป็นสาขาที่ทับซ้อนกันซึ่งมักจะดึงเอาและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ (ตามคำจำกัดความต่างๆ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาย่อยบางสาขาของวิศวกรรมชีวการแพทย์หรือวิศวกรรมเคมีเช่นวิศวกรรมเนื้อเยื่อวิศวกรรมชีวเภสัชกรรมและวิศวกรรม พันธุกรรม

การเกษตรที่มนุษย์สร้างขึ้นหลายรูปแบบนั้นสอดคล้องกับคำจำกัดความกว้างๆ ของ "การใช้ระบบเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อผลิตสินค้า" การเพาะปลูกพืชอาจถือได้ว่าเป็นกิจการเทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุด^{[ 2 ]}

มีการตั้งทฤษฎีว่าการเกษตรได้กลายเป็นวิธีการผลิตอาหารหลักนับตั้งแต่การปฏิวัติยุคหินใหม่ด้วยเทคโนโลยีชีวภาพในยุคแรก เกษตรกรยุคแรกได้คัดเลือกและผสมพันธุ์พืชที่เหมาะสมที่สุด (เช่น พืชที่มีผลผลิตสูงสุด) เพื่อผลิตอาหารให้เพียงพอต่อการเติบโตของประชากร เมื่อพืชผลและไร่นาขยายใหญ่ขึ้นและดูแลรักษายากขึ้น ก็มีการค้นพบว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดและผลิตภัณฑ์พลอยได้ของพวกมันสามารถให้ปุ๋ย ฟื้นฟูไนโตรเจน และควบคุมศัตรูพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดประวัติศาสตร์การเกษตรเกษตรกรได้เปลี่ยนแปลงพันธุกรรมของพืชผลโดยไม่ได้ตั้งใจผ่านการนำพืชเหล่านั้นไปปลูกในสภาพแวดล้อมใหม่และผสมพันธุ์กับพืชชนิดอื่น ซึ่งถือเป็นรูปแบบแรกๆ ของเทคโนโลยีชีวภาพ^{[ 14 ]}

กระบวนการเหล่านี้ยังรวมอยู่ในกระบวนการหมักเบียร์ในยุคแรกด้วย [ 15 ] กระบวนการเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในเมโสโปเตเมีย อียิปต์ จีน และอินเดียใน^{ยุคแรกและ}ยังคงใช้วิธีการทางชีวภาพพื้นฐานเดียวกัน ในการผลิต เบียร์ ธัญพืชที่ผ่านการมอลต์ (ซึ่งมีเอนไซม์ ) จะเปลี่ยนแป้งจากธัญพืชให้เป็นน้ำตาล จากนั้นจึงเติมยีสต์ เฉพาะ เพื่อผลิตเบียร์ ในกระบวนการนี้คาร์โบไฮเดรตในธัญพืชจะแตกตัวเป็นแอลกอฮอล์ เช่น เอทานอล ต่อมา วัฒนธรรมอื่นๆ ได้พัฒนากระบวนการหมักกรดแลคติกซึ่งผลิตอาหารถนอมอื่นๆ เช่นซอสถั่วเหลืองการหมักยังถูกนำมาใช้ในช่วงเวลานี้เพื่อผลิตขนมปังที่ขึ้นฟูแม้ว่ากระบวนการหมักจะยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้จนกระทั่ง งานของ หลุยส์ ปาสเตอร์ในปี 1857 แต่มันก็ยังเป็นการใช้เทคโนโลยีชีวภาพครั้งแรกในการเปลี่ยนแหล่งอาหารไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง^{[ 16 ] [ 17 ]}

ก่อนยุคของชาร์ลส์ ดาร์วินนักวิทยาศาสตร์ด้านสัตว์และพืชได้ใช้การผสมพันธุ์แบบเลือกสรรมาแล้ว ดาร์วินได้เพิ่มเติมงานวิจัยดังกล่าวด้วยการสังเกตทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความสามารถของวิทยาศาสตร์ในการเปลี่ยนแปลงสายพันธุ์ เรื่องราวเหล่านี้มีส่วนสนับสนุนทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วิน^{[ 18 ]}

เป็นเวลาหลายพันปีแล้วที่มนุษย์ใช้การผสมพันธุ์แบบคัดเลือกเพื่อปรับปรุงผลผลิตพืชผลและปศุสัตว์เพื่อใช้เป็นอาหาร ในการผสมพันธุ์แบบคัดเลือก สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะที่ต้องการจะถูกผสมพันธุ์กันเพื่อให้ได้ลูกหลานที่มีลักษณะเดียวกัน ตัวอย่างเช่น เทคนิคนี้ถูกนำมาใช้กับข้าวโพดเพื่อผลิตข้าวโพดที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและหวานที่สุด^{[ 19 ]}

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจเกี่ยวกับจุลชีววิทยา มากขึ้น และได้สำรวจวิธีการผลิตผลิตภัณฑ์เฉพาะ ในปี พ.ศ. 2460 Chaim Weizmannเป็นคนแรกที่ใช้จุลินทรีย์บริสุทธิ์ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม นั่นคือการผลิตแป้งข้าวโพดโดยใช้Clostridium acetobutylicumเพื่อผลิตอะซิโตนซึ่งสหราชอาณาจักรต้องการอย่างมากในการผลิตวัตถุระเบิดในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 ^{[ 20 ]}

เทคโนโลยีชีวภาพยังนำไปสู่การพัฒนายาปฏิชีวนะด้วย ในปี พ.ศ. 2461 อเล็กซานเดอร์ เฟลมมิงค้นพบเชื้อราเพนิซิลเลียมงานของเขาทำให้โฮเวิร์ด ฟลอเร ย์ เอิ ร์นส์ บอริส เชนและนอร์แมน ฮีทลี ย์ ทำการสกัดยาปฏิชีวนะที่สร้างจากเชื้อราจนบริสุทธิ์ จนได้เป็น เพนิซิลลินอย่างที่เรารู้จักกันในปัจจุบันในปี พ.ศ. 2483 เพนิซิลลินเริ่มมีให้ใช้ทางการแพทย์เพื่อรักษาการติดเชื้อแบคทีเรียในมนุษย์^{[ 19 ]}

โดยทั่วไปแล้ว สาขาเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ถือกันว่าถือกำเนิดขึ้นในปี 1971 เมื่อ การทดลอง ตัดต่อยีนของPaul Berg (มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด) ประสบความสำเร็จในระยะแรกHerbert W. Boyer (มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานฟรานซิสโก) และStanley N. Cohen (มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด) ได้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่นี้อย่างมีนัยสำคัญในปี 1972 โดยการถ่ายโอนสารพันธุกรรมเข้าไปในแบคทีเรีย ทำให้สารที่นำเข้ามานั้นสามารถผลิตซ้ำได้ ความเป็นไปได้ทางการค้าของอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญในวันที่ 16 มิถุนายน 1980 เมื่อศาลฎีกาของสหรัฐอเมริกาตัดสินว่าจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมสามารถจดสิทธิบัตรได้ในคดีDiamond v. Chakrabarty [ ^{21 ] Ananda} Chakrabartyชาวอินเดียที่ทำงานให้กับGeneral Electricได้ดัดแปลงแบคทีเรีย (สกุลPseudomonas ) ที่สามารถย่อยสลายน้ำมันดิบได้ ซึ่งเขาเสนอให้ใช้ในการบำบัดคราบน้ำมัน (งานของ Chakrabarty ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการดัดแปลงยีน แต่เป็นการถ่ายโอนออร์แกเนลล์ทั้งหมดระหว่างสายพันธุ์ของ แบคทีเรีย Pseudomonas ) ^{[ 22 ]}

MOSFET ถูกคิดค้นขึ้นที่ Bell Labs ระหว่าง ปี 1955 ถึง 1960 ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}สองปีต่อมาLeland C. Clarkและ Champ Lyons ได้คิดค้นไบโอเซนเซอร์ ตัวแรกขึ้น ในปี 1962 ^{[ 29 ] [ 30 ]} ต่อมาได้มีการพัฒนา ไบโอเซนเซอร์ MOSFETและตั้งแต่นั้นมาก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดพารามิเตอร์ทางกายภาพเคมีชีวภาพและสิ่งแวดล้อม^{[ 31 ]} BioFET ตัวแรกคือทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่อไอออน (ISFET) ซึ่งคิดค้นโดยPiet Bergveldในปี 1970 ^{[ 32} ] ^{[ 33 ]}มันเป็น MOSFET ชนิดพิเศษ^{[ 31 ]}โดยที่ประตูโลหะถูกแทนที่ด้วยเมม เบ รน ที่ ^ไวต่อไอออน สารละลาย อิเล็กโทรไลต์และ อิ เล็กโทรดอ้างอิง^{[ 34 ]} ISFET ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน การประยุกต์ใช้ ทางชีวการแพทย์เช่น การตรวจจับการผสมพันธุ์ของDNA การ ตรวจ จับไบโอมาร์กเกอร์จากเลือดการตรวจจับแอนติบอดีการวัดระดับ^{กลูโคส}การ ตรวจวัด ค่า pHและเทคโนโลยีทางพันธุกรรม [ ^{34 ]}

ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 มีการพัฒนา BioFET อื่นๆ ขึ้นมา ได้แก่ FET เซ็นเซอร์ก๊าซ (GASFET), FET เซ็นเซอร์ความดัน (PRESSFET), ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าเคมี (ChemFET), ISFET อ้างอิง (REFET), FET ที่ดัดแปลงด้วยเอนไซม์ (ENFET) และ FET ที่ดัดแปลงด้วยภูมิคุ้มกัน (IMFET) ^{[ 31 ]}ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 มีการพัฒนา BioFET เช่นทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า DNA (DNAFET), FET ที่ดัดแปลงด้วยยีน (GenFET) และ BioFET ศักยภาพของเซลล์ (CPFET) ^{[ 34 ]}

ปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อความสำเร็จของภาคส่วนเทคโนโลยีชีวภาพคือการปรับปรุงกฎหมายและการบังคับใช้สิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาในระดับโลก ตลอดจนความต้องการผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และเภสัชกรรมที่เพิ่มขึ้น^{[ 35 ]}

ความต้องการเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพิ่มขึ้นคาดว่าจะเป็นข่าวดีสำหรับภาคส่วนเทคโนโลยีชีวภาพ โดยกระทรวงพลังงานประเมินว่า การใช้เอทาน อลอาจช่วยลดการบริโภคเชื้อเพลิงที่ได้จากปิโตรเลียมของสหรัฐฯ ได้มากถึง 30% ภายในปี 2030 ภาคส่วนเทคโนโลยีชีวภาพช่วยให้อุตสาหกรรมการเกษตรของสหรัฐฯ สามารถเพิ่มปริมาณข้าวโพดและถั่วเหลือง ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพได้อย่างรวดเร็ว โดยการพัฒนาเมล็ดพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมที่ต้านทานศัตรูพืชและภัยแล้ง การเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรด้วยเทคโนโลยีชีวภาพจะช่วยเพิ่มการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 36 ]}

เทคโนโลยีชีวภาพมีการประยุกต์ใช้ในสี่อุตสาหกรรมหลัก ได้แก่ การดูแลสุขภาพ (ทางการแพทย์) การผลิตพืชผลและการเกษตร การใช้พืชผลและผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ไม่ใช่ด้านอาหาร (อุตสาหกรรม) (เช่นพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพน้ำมันพืชเชื้อเพลิงชีวภาพ ) และการใช้ด้านสิ่งแวดล้อม^{[ 37 ]}

ตัวอย่างเช่น การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพอย่างหนึ่งคือการใช้จุลินทรีย์ อย่างมีทิศทาง ในการผลิตผลิตภัณฑ์อินทรีย์ (ตัวอย่างเช่นเบียร์และ ผลิตภัณฑ์ นม ) อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้แบคทีเรีย ที่มีอยู่ตามธรรมชาติ โดยอุตสาหกรรมเหมืองแร่ในการสกัดด้วยชีวภาพ^{[ 38 ] [ 39 ]}เทคโนโลยีชีวภาพยังใช้ในการรีไซเคิล บำบัดของเสีย ทำความสะอาดพื้นที่ที่ปนเปื้อนจากกิจกรรมทางอุตสาหกรรม ( การบำบัดทางชีวภาพ ) และยังใช้ในการผลิตอาวุธชีวภาพอีก ด้วย

มีการบัญญัติศัพท์ใหม่หลายคำเพื่อใช้ระบุสาขาต่างๆ ของเทคโนโลยีชีวภาพ ตัวอย่างเช่น:

• ชีวสารสนเทศ (หรือ "เทคโนโลยีชีวภาพทองคำ") เป็นสาขาสหวิทยาการที่แก้ไขปัญหาทางชีววิทยาโดยใช้เทคนิคการคำนวณ และทำให้สามารถจัดระเบียบและวิเคราะห์ข้อมูลทางชีววิทยาได้อย่างรวดเร็ว สาขานี้อาจเรียกได้ว่าชีววิทยาเชิงคำนวณและสามารถนิยามได้ว่า "การสร้างแนวคิดทางชีววิทยาในแง่ของโมเลกุล แล้วนำเทคนิคสารสนเทศมาใช้เพื่อทำความเข้าใจและจัดระเบียบข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลเหล่านี้ในวงกว้าง" ^{[ 40 ]}ชีวสารสนเทศมีบทบาทสำคัญในหลายด้าน เช่นจีโนมิกส์เชิงฟังก์ชัน จีโนมิก ส์เชิงโครงสร้างและโปรตีโอมิกส์และเป็นองค์ประกอบสำคัญในภาคส่วนเทคโนโลยีชีวภาพและเภสัชกรรม^{[ 41 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีน้ำเงินมีพื้นฐานมาจากการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรทางทะเลเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์และการใช้งานทางอุตสาหกรรม^{[ 42 ]}สาขาเทคโนโลยีชีวภาพนี้ถูกนำมาใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมการกลั่นและการเผาไหม้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตไบโอออยล์ด้วยสาหร่ายขนาดเล็กที่สังเคราะห์แสงได้^{[ 42 ] [ 43 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวคือเทคโนโลยีชีวภาพที่ประยุกต์ใช้กับกระบวนการทางการเกษตร ตัวอย่างเช่น การคัดเลือกและการทำให้พืชเป็นพืชปลูกโดยการขยายพันธุ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อีกตัวอย่างหนึ่งคือการออกแบบพืชดัดแปลงพันธุกรรมให้เติบโตภายใต้สภาพแวดล้อมเฉพาะในที่ที่มี (หรือไม่มี) สารเคมี ความหวังอย่างหนึ่งคือเทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวอาจสร้างวิธีการแก้ปัญหาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการเกษตรอุตสาหกรรม แบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น การดัดแปลงพันธุกรรมพืชให้สร้างสารกำจัดศัตรูพืชได้เอง ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้สารกำจัดศัตรูพืชจากภายนอกอีกต่อไป ตัวอย่างเช่นข้าวโพด Btไม่ว่าผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวเช่นนี้จะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าในท้ายที่สุดหรือไม่นั้นเป็นหัวข้อที่มีการถกเถียงกันอย่างมาก^{[ 42 ]}โดยทั่วไปถือว่าเป็นขั้นตอนต่อไปของการปฏิวัติสีเขียว ซึ่งสามารถมองได้ว่าเป็นแพลตฟอร์มในการกำจัดความหิวโหยของโลกโดยใช้เทคโนโลยีที่ช่วยให้การผลิตพืชมีความอุดมสมบูรณ์และทนทานต่อความเครียดทางชีวภาพและ ทางกายภาพมากขึ้น และรับประกันการใช้ปุ๋ยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและการใช้สารกำจัดศัตรูพืชชีวภาพ โดยมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาการเกษตรเป็นหลัก^{[ 42 ]}ในทางกลับกัน การใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวบางส่วนเกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ในการทำความสะอาดและลดของเสีย^{[ 44 ] [ 42 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีแดงคือการใช้เทคโนโลยีชีวภาพในอุตสาหกรรมการแพทย์และเภสัชกรรมและการรักษาสุขภาพ^{[ 42 ]}สาขานี้เกี่ยวข้องกับการผลิตวัคซีนและยาปฏิชีวนะการบำบัดฟื้นฟู การสร้างอวัยวะเทียม และการวินิจฉัยโรคแบบใหม่^{[ 42 ]}รวมถึงการพัฒนาฮอร์โมนเซลล์ต้นกำเนิดแอนติบอดีsiRNAและ การ ทดสอบวินิจฉัย^{[ 42 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีขาว หรือที่รู้จักกันในชื่อเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม คือเทคโนโลยีชีวภาพที่ประยุกต์ใช้กับ กระบวนการ ทางอุตสาหกรรมตัวอย่างเช่น การออกแบบสิ่งมีชีวิตเพื่อผลิตสารเคมีที่มีประโยชน์ อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทางอุตสาหกรรม เพื่อผลิตสารเคมีที่มีมูลค่าหรือทำลายสารเคมีที่เป็นอันตราย/ก่อให้เกิดมลพิษ เทคโนโลยีชีวภาพสีขาวมักใช้ทรัพยากรน้อยกว่ากระบวนการแบบดั้งเดิมที่ใช้ในการผลิตสินค้าอุตสาหกรรม^{[ 45 ] [ 46 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีเหลืองหมายถึงการใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการผลิตอาหาร ( อุตสาหกรรมอาหาร ) เช่น ในการทำไวน์ ( การผลิตไวน์ ) ชีส ( การผลิตชีส ) และเบียร์ ( การผลิตเบียร์ ) โดยการหมัก^{[ 42 ]}นอกจากนี้ยังใช้เพื่ออ้างถึงเทคโนโลยีชีวภาพที่ประยุกต์ใช้กับแมลง ซึ่งรวมถึงแนวทางที่ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการควบคุมแมลงที่เป็นอันตราย การระบุลักษณะและการใช้ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์หรือยีนของแมลงเพื่อการวิจัย หรือการประยุกต์ใช้ในด้านการเกษตรและการแพทย์ และแนวทางอื่นๆ อีกมากมาย^{[ 47 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีเทามุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวดล้อม และเน้นการรักษาความหลากหลายทางชีวภาพและการกำจัดมลพิษ^{[ 42 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีน้ำตาลเกี่ยวข้องกับการจัดการพื้นที่แห้งแล้งและทะเลทรายการประยุกต์ใช้อย่างหนึ่งคือการสร้างเมล็ดพันธุ์ที่ได้รับการปรับปรุงให้ทนต่อสภาพแวดล้อม ที่รุนแรง ของภูมิภาคแห้งแล้ง ซึ่งเกี่ยวข้องกับนวัตกรรม การสร้างเทคนิคการเกษตร และการจัดการทรัพยากร^{[ 42 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพสีม่วงเกี่ยวข้องกับประเด็นทางกฎหมาย จริยธรรม และปรัชญาเกี่ยวกับเทคโนโลยีชีวภาพ^{[ 42 ]}
• มีการเสนอเทคโนโลยีชีวภาพจุลินทรีย์สำหรับพื้นที่ที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในอวกาศและสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง (เศรษฐกิจชีวภาพในอวกาศ) ^{[ 48 ]}
• เทคโนโลยีชีวภาพมืดคือสีที่เกี่ยวข้องกับการก่อการร้ายทางชีวภาพหรืออาวุธชีวภาพและสงครามชีวภาพซึ่งใช้จุลินทรีย์และสารพิษเพื่อก่อให้เกิดโรคและความตายในมนุษย์ ปศุสัตว์ และพืชผล^{[ 49 ] [ 42 ]}

ในทางการแพทย์ เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่มีการประยุกต์ใช้มากมายในด้านต่างๆ เช่นการค้นพบและการผลิตยาเภสัชพันธุศาสตร์และการทดสอบทางพันธุกรรม (หรือการคัดกรองทางพันธุกรรม ) ในปี 2021 เกือบ 40% ของมูลค่าบริษัทรวมของบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพทางเภสัชกรรมทั่วโลกดำเนินงานในด้านมะเร็งวิทยาโดยมีประสาทวิทยาและโรคหายากเป็นอีกสองสาขาการประยุกต์ใช้ที่สำคัญ^{[ 50 ]}

เภสัชพันธุศาสตร์ (การผสมผสานระหว่างเภสัชวิทยาและจีโนมิกส์ ) คือเทคโนโลยีที่วิเคราะห์ว่าองค์ประกอบทางพันธุกรรมส่งผลต่อการตอบสนองต่อยาของแต่ละบุคคลอย่างไร^{[ 51 ]}นักวิจัยในสาขานี้ศึกษาอิทธิพลของ ความแปรผัน ทางพันธุกรรมต่อการตอบสนองต่อยาในผู้ป่วยโดยการเชื่อมโยงการแสดงออกของยีนหรือโพลีมอร์ฟิซึมของนิวคลีโอไทด์เดี่ยว กับ ประสิทธิภาพหรือความเป็นพิษของยา^{[ 52 ]}จุดประสงค์ของเภสัชพันธุศาสตร์คือการพัฒนาวิธีการที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการรักษาด้วยยา โดยคำนึงถึงจีโนไทป์ ของผู้ป่วย เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุดโดยมีผลข้างเคียงน้อยที่สุด[ 53 ^{]แนวทางดัง}กล่าวสัญญาว่าจะนำไปสู่ ​​" การแพทย์เฉพาะบุคคล " ซึ่งยาและยาผสมจะได้รับการปรับให้เหมาะสมกับองค์ประกอบทางพันธุกรรมเฉพาะบุคคล^{[ 54 ] [ 55 ]}

เทคโนโลยีชีวภาพมีส่วนช่วยในการค้นพบและการผลิต ยาโมเลกุล ขนาดเล็กแบบ ดั้งเดิม รวมถึงยาที่เป็นผลิตภัณฑ์ของเทคโนโลยีชีวภาพ – เภสัชภัณฑ์ชีวภาพเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่สามารถใช้ในการผลิตยาที่มีอยู่ได้ค่อนข้างง่ายและราคาถูก ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมชิ้นแรกคือยาที่ออกแบบมาเพื่อรักษาโรคในมนุษย์ ยกตัวอย่างเช่น ในปี 1978 Genentech ได้พัฒนา อินซูลินสังเคราะห์ของมนุษย์โดยการเชื่อมยีนของอินซูลินเข้ากับ เวกเตอร์ พลาสมิดที่แทรกเข้าไปในแบคทีเรียEscherichia coliอินซูลินซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการรักษาโรคเบาหวาน ก่อนหน้านี้สกัดจากตับอ่อนของ สัตว์ ในโรงฆ่าสัตว์ (วัวหรือหมู) แบคทีเรียที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมสามารถผลิตอินซูลินสังเคราะห์ของมนุษย์ได้ในปริมาณมากในราคาที่ค่อนข้างต่ำ^{[ 56 ] [ 57 ]}เทคโนโลยีชีวภาพยังช่วยให้เกิดการบำบัดรักษาแบบใหม่ เช่นการบำบัดด้วยยีน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพกับวิทยาศาสตร์พื้นฐาน (เช่น ผ่านโครงการจีโนมมนุษย์ ) ยังช่วยปรับปรุงความเข้าใจด้านชีววิทยา ของเราอย่างมาก และเมื่อความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับชีววิทยาปกติและโรคต่างๆ เพิ่มขึ้น ความสามารถในการพัฒนายาใหม่เพื่อรักษาโรคที่ไม่สามารถรักษาได้ในอดีตก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน^{[ 57 ]}

การตรวจทางพันธุกรรมช่วยให้สามารถวินิจฉัยทางพันธุกรรม เกี่ยวกับความเสี่ยงต่อโรค ทางพันธุกรรม และยังสามารถใช้เพื่อกำหนดความเป็นพ่อแม่ของเด็ก (แม่และพ่อทางพันธุกรรม) หรือโดยทั่วไปแล้วบรรพบุรุษ ของบุคคล ได้ นอกเหนือจากการศึกษาโครโมโซมในระดับยีนแต่ละตัวแล้ว การตรวจทางพันธุกรรมในความหมายที่กว้างขึ้นยังรวมถึง การทดสอบ ทางชีวเคมีเพื่อตรวจหาความเป็นไปได้ของการมีโรคทางพันธุกรรม หรือรูปแบบกลายพันธุ์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการเกิดความผิดปกติทางพันธุกรรม การตรวจทางพันธุกรรมระบุการเปลี่ยนแปลงในโครโมโซมยีน หรือโปรตีน^{[ 58 ]}ส่วนใหญ่แล้ว การทดสอบจะใช้เพื่อค้นหาการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติทางพันธุกรรม ผลการตรวจทางพันธุกรรมสามารถยืนยันหรือปฏิเสธภาวะทางพันธุกรรมที่สงสัย หรือช่วยกำหนดโอกาสที่บุคคลจะเกิดหรือถ่ายทอดความผิดปกติทางพันธุกรรมได้ ณ ปี 2011 มีการใช้งานการทดสอบทางพันธุกรรมหลายร้อยรายการ^{[ 59 ] [ 60 ]}เนื่องจากการตรวจทางพันธุกรรมอาจก่อให้เกิดปัญหาทางจริยธรรมหรือทางจิตวิทยา การตรวจทางพันธุกรรมจึงมักมาพร้อมกับการให้ คำปรึกษาทางพันธุกรรม

พืชดัดแปลงพันธุกรรม ("พืช GM" หรือ "พืชเทคโนโลยีชีวภาพ") คือพืชที่ใช้ในการเกษตร ซึ่ง ดีเอ็นเอ ของ พืชเหล่านั้นได้รับการดัดแปลงด้วย เทคนิค ทางวิศวกรรมพันธุกรรมในกรณีส่วนใหญ่ จุดประสงค์หลักคือการแนะนำลักษณะ ใหม่ ที่ไม่มีอยู่ตามธรรมชาติในสายพันธุ์นั้น บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างความมั่นคงทางอาหารในอนาคตได้โดยการปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการและความยั่งยืนของการเกษตรในเมืองนอกจากนี้ การคุ้มครองสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญายังส่งเสริมการลงทุนจากภาคเอกชนในด้านเทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตร^{[ 61 ]}

ตัวอย่างในพืชอาหาร ได้แก่ ความต้านทานต่อศัตรูพืชบางชนิด^{[ 62 ]}โรค^{[ 63 ]}สภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดความเครียด^{[ 64 ]}ความต้านทานต่อการบำบัดทางเคมี (เช่น ความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช^{[ 65 ]} ) การลดการเน่าเสีย^{[ 66 ]}หรือการปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการของพืช^{[ 67 ]}ตัวอย่างในพืชที่ไม่ใช่อาหาร ได้แก่ การผลิต^{ยา [} 68 ] ^{เชื้อเพลิงชีวภาพ} [ 69 ^{]และสินค้า}ที่มีประโยชน์ทางอุตสาหกรรมอื่นๆ^{[ 70 ]}รวมถึง การ บำบัดทางชีวภาพ^{[ 71 ] [ 72 ]}

เกษตรกรได้นำเทคโนโลยี GM มาใช้กันอย่างแพร่หลาย ระหว่างปี 1996 ถึง 2011 พื้นที่เพาะปลูกพืช GM ทั้งหมดเพิ่มขึ้นถึง 94 เท่า จาก 17,000 เป็น 1,600,000 ตารางกิโลเมตร (4,200,000 เป็น 395,400,000 เอเคอร์) ^{[ 73 ]}ร้อยละ 10 ของพื้นที่เพาะปลูกทั่วโลกปลูกด้วยพืช GM ในปี 2010 ^{[ 73 ]}ณ ปี 2011 มีการปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรม 11 ชนิดในเชิงพาณิชย์บนพื้นที่ 395 ล้านเอเคอร์ (160 ล้านเฮกตาร์) ใน 29 ประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกาบราซิลอาร์เจนตินาอินเดียแคนาดาจีนปารากวัย ปากีสถาน แอฟริกาใต้ อุรุกวัย โบลิเวีย ออสเตรเลีย ฟิลิปปินส์ เมียนมาร์ บูร์กินาฟาโซ เม็กซิโก และสเปน^{[ 73 ]}

อาหารดัดแปลงพันธุกรรมคืออาหารที่ผลิตจากสิ่งมีชีวิตที่มีการเปลี่ยนแปลงเฉพาะเจาะจงในดีเอ็นเอโดยใช้วิธีการทางวิศวกรรมพันธุกรรมเทคนิคเหล่านี้ทำให้สามารถนำลักษณะใหม่ของพืชผลมาใช้ได้ รวมถึงการควบคุมโครงสร้างทางพันธุกรรมของอาหารได้มากกว่าวิธีการก่อนหน้านี้ เช่นการคัดเลือกพันธุ์และการผสมพันธุ์โดยการกลายพันธุ์^{[ 74 ]}การจำหน่ายอาหารดัดแปลงพันธุกรรมในเชิงพาณิชย์เริ่มต้นขึ้นในปี 1994 เมื่อCalgeneวางจำหน่าย มะเขือเทศ Flavr Savrที่สุกช้า เป็นครั้งแรก ^{[ 75 ]}จนถึงปัจจุบัน การดัดแปลงพันธุกรรมของอาหารส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่พืชเศรษฐกิจที่มีความต้องการสูงจากเกษตรกร เช่นถั่วเหลืองข้าวโพดคาโนลาและน้ำมันเมล็ดฝ้าย พืชเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ต้านทานต่อเชื้อโรคและสารกำจัดวัชพืช และมีคุณค่าทางโภชนาการที่ดีขึ้น ปศุสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมก็ได้รับการพัฒนาในเชิงทดลองเช่นกัน ในเดือนพฤศจิกายน 2013 ยังไม่มีวางจำหน่ายในตลาด^{[ 76 ]}แต่ในปี 2015 FDA ได้อนุมัติปลาแซลมอนดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกสำหรับการผลิตและการบริโภคในเชิงพาณิชย์^{[ 77 ]}

มีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์^{[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]}ว่าอาหารที่ได้จากพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่ได้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์มากกว่าอาหารทั่วไป^{[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]}แต่จำเป็นต้องมีการทดสอบอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแต่ละชนิดเป็นรายกรณี ก่อนที่จะนำมาใช้^{[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]}อย่างไรก็ตาม ประชาชนทั่วไปมีแนวโน้มที่จะมองว่าอาหารดัดแปลงพันธุกรรมปลอดภัยน้อยกว่านักวิทยาศาสตร์^{[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}สถานะทางกฎหมายและข้อบังคับของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ บางประเทศห้ามหรือจำกัดอาหารดัดแปลงพันธุกรรม ในขณะที่บางประเทศอนุญาตให้ใช้ได้โดยมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมยังมีประโยชน์ต่อระบบนิเวศหลายประการ หากไม่ใช้มากเกินไป^{[ 98 ]}พืชต้านทานแมลงได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืช จึงช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากสารกำจัดศัตรูพืชโดยรวม^{[ 99 ]}อย่างไรก็ตาม ผู้คัดค้านได้คัดค้านพืชดัดแปลงพันธุกรรมด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัยของอาหารที่ผลิตจากพืชดัดแปลงพันธุกรรม ความจำเป็นของพืชดัดแปลงพันธุกรรมในการแก้ไขปัญหาความต้องการอาหารของโลก และข้อกังวลทางเศรษฐกิจที่เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ภายใต้กฎหมายทรัพย์สินทางปัญญา

เทคโนโลยีชีวภาพมีการประยุกต์ใช้หลายอย่างในด้านความมั่นคงทางอาหาร พืชผลเช่นข้าวสีทองได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้มีคุณค่าทางโภชนาการสูงขึ้น และมีศักยภาพในการผลิตผลิตภัณฑ์อาหารที่มีอายุการเก็บรักษานานขึ้น^{[ 100 ]}แม้จะไม่ใช่รูปแบบของเทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตร แต่วัคซีนสามารถช่วยป้องกันโรคที่พบในภาคปศุสัตว์ได้ นอกจากนี้ เทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตรยังสามารถเร่งกระบวนการผสมพันธุ์เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เร็วขึ้นและให้ปริมาณอาหารที่มากขึ้น^{[ 101 ]}การเสริมคุณค่าทางชีวภาพในธัญพืช โดยใช้พืช ดัดแปลงพันธุกรรมได้รับการพิจารณาว่าเป็นวิธีการที่มีแนวโน้มที่ดีในการต่อสู้กับภาวะทุพโภชนาการในอินเดียและประเทศอื่นๆ^{[ 102 ]}

เทคโนโลยีชีวภาพเชิงอุตสาหกรรม (ซึ่งในยุโรปส่วนใหญ่เรียกว่าเทคโนโลยีชีวภาพสีขาว) คือการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม รวมถึงการหมักเชิงอุตสาหกรรมซึ่งรวมถึงการใช้เซลล์เช่นจุลินทรีย์หรือส่วนประกอบของเซลล์ เช่นเอนไซม์เพื่อสร้าง ผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ ทางอุตสาหกรรมในภาคส่วนต่างๆ เช่น สารเคมี อาหารและอาหารสัตว์ ผงซักฟอก กระดาษและเยื่อกระดาษ สิ่งทอ และเชื้อเพลิงชีวภาพ [ ^{103 ] ใน}ช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา มีความก้าวหน้าอย่างมากในการสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GMOs)ซึ่งช่วยเพิ่มความหลากหลายของการใช้งานและความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของเทคโนโลยีชีวภาพเชิงอุตสาหกรรม โดยการใช้วัตถุดิบหมุนเวียนในการผลิตสารเคมีและเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด เทคโนโลยีชีวภาพเชิงอุตสาหกรรมกำลังก้าวหน้าอย่างแข็งขันเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและลดการพึ่งพาเศรษฐกิจปิโตรเคมี^{[ 104 ]}

ชีววิทยาเชิงสังเคราะห์ถือเป็นหนึ่งในรากฐานสำคัญของเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม เนื่องจากมีส่วนช่วยทางการเงินและความยั่งยืนต่อภาคการผลิต เทคโนโลยีชีวภาพและชีววิทยาเชิงสังเคราะห์ร่วมกันมีบทบาทสำคัญในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพคุ้มค่าและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยใช้การผลิตจากชีวภาพแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 105 ]}ชีววิทยาเชิงสังเคราะห์สามารถใช้ในการดัดแปลงจุลินทรีย์ต้นแบบเช่นEscherichia coliโดยใช้ เครื่องมือ แก้ไขจีโนมเพื่อเพิ่มความสามารถในการผลิตผลิตภัณฑ์ชีวภาพ เช่นการผลิตยาและเชื้อเพลิงชีวภาพ [ ^{106 ] ตัวอย่าง}เช่นE. coliและSaccharomyces cerevisiaeในกลุ่มจุลินทรีย์ร่วมกันสามารถใช้เป็นจุลินทรีย์อุตสาหกรรมเพื่อผลิตสารตั้งต้นของสารเคมีบำบัดแพคลิแทกเซลโดยการประยุกต์ใช้การวิศวกรรมเมตา บอลิซึม ในแนวทางการเพาะเลี้ยงร่วมกันเพื่อใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์ทั้งสองชนิด^{[ 107 ]}

อีกตัวอย่างหนึ่งของการประยุกต์ใช้ชีววิทยาเชิงสังเคราะห์ในเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมคือ การปรับปรุงกระบวนการเผาผลาญของแบคทีเรีย E. coliโดยใช้ ระบบ CRISPRและCRISPRiเพื่อผลิตสารเคมีที่เรียกว่า1,4-บิวเทนไดออลซึ่งใช้ในการผลิตเส้นใย ในการผลิต 1,4-บิวเทนไดออล ผู้เขียนได้ปรับเปลี่ยนการควบคุมการเผาผลาญของแบคทีเรียEscherichia coliโดยใช้ CRISPR เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดการกลายพันธุ์แบบจุดใน ยีน glt A, การกำจัดยีนsadและการเพิ่มยีนอีกหกยีน ( cat 1, suc D, 4hbd , cat 2, bldและbdh ) ในขณะที่ระบบ CRISPRi ถูกใช้เพื่อลด การแสดงออกของ ยีนแข่งขันสามยีน ( gab D, ybg C และtes B) ที่ส่งผลต่อกระบวนการสังเคราะห์ 1,4-บิวเทนไดออล ส่งผลให้ผลผลิตของ 1,4-บิวเทนไดออลเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจาก 0.9 เป็น 1.8 กรัม/ลิตร^{[ 108 ]}

เทคโนโลยีชีวภาพด้านสิ่งแวดล้อมประกอบด้วยสาขาวิชาต่างๆ ที่มีบทบาทสำคัญในการลดของเสียสิ่งแวดล้อมและจัดให้มี กระบวนการ ที่ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมเช่นการกรองทางชีวภาพและการย่อยสลายทางชีวภาพ [ ^{109 ] [ 110 ] เทคโนโลยี}ชีวภาพสามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ทั้งในเชิงบวกและเชิงลบ Vallero และคนอื่นๆ ได้โต้แย้งว่าความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีชีวภาพที่เป็นประโยชน์ (เช่นการบำบัดทางชีวภาพเพื่อทำความสะอาดคราบน้ำมันหรือสารเคมีอันตรายรั่วไหล) กับผลกระทบเชิงลบที่เกิดจากกิจกรรมทางเทคโนโลยีชีวภาพ (เช่น การไหลของสารพันธุกรรมจากสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมไปยังสายพันธุ์ป่า) สามารถมองได้ว่าเป็นการประยุกต์ใช้และผลกระทบตามลำดับ^{[ 111 ]}การทำความสะอาดของเสียสิ่งแวดล้อมเป็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพด้านสิ่งแวดล้อมในขณะที่การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพหรือการสูญเสียการควบคุมจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายเป็นตัวอย่างของผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของเทคโนโลยีชีวภาพ

เมืองหลายแห่งได้ติดตั้งCityTreesซึ่งใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการกรองมลพิษจากบรรยากาศในเมือง^{[ 112 ]}

การควบคุมวิศวกรรมพันธุกรรมเกี่ยวข้องกับแนวทางที่รัฐบาลใช้ในการประเมินและจัดการความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการใช้ เทคโนโลยี วิศวกรรมพันธุกรรมและการพัฒนาและการปล่อยสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GMO) รวมถึงพืชดัดแปลงพันธุกรรมและปลาดัดแปลงพันธุกรรมกฎระเบียบเกี่ยวกับ GMO มีความแตกต่างกันระหว่างประเทศ โดยความแตกต่างที่เห็นได้ชัดที่สุดเกิดขึ้นระหว่างสหรัฐอเมริกาและยุโรป^{[ 113 ] [ 114 ]}กฎระเบียบจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานของผลิตภัณฑ์จากวิศวกรรมพันธุกรรม ตัวอย่างเช่น พืชที่ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เป็นอาหาร โดยทั่วไปจะไม่ได้รับการตรวจสอบจากหน่วยงานที่รับผิดชอบด้านความปลอดภัยของอาหาร^{[ 115 ]}สหภาพยุโรปแยกความแตกต่างระหว่างการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกภายในสหภาพยุโรปและการอนุมัติสำหรับการนำเข้าและการแปรรูป ในขณะที่ GMO เพียงไม่กี่ชนิดได้รับการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกในสหภาพยุโรป แต่ GMO จำนวนมากได้รับการอนุมัติสำหรับการนำเข้าและการแปรรูป^{[ 116 ]}การเพาะปลูก GMO ได้ก่อให้เกิดการถกเถียงเกี่ยวกับการอยู่ร่วมกันของพืชดัดแปลงพันธุกรรมและพืชที่ไม่ดัดแปลงพันธุกรรม ขึ้นอยู่กับข้อบังคับการอยู่ร่วมกัน แรงจูงใจในการเพาะปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมจึงแตกต่างกันไป^{[ 117 ]}

ฐานข้อมูล EUginius (European GMO Initiative for a Unified Database System) มีจุดประสงค์เพื่อช่วยให้บริษัท ผู้ใช้เอกชนที่สนใจ และหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง สามารถค้นหาข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับการมีอยู่ การตรวจพบ และการระบุ GMO ที่ใช้ในสหภาพยุโรป ได้ ข้อมูลทั้งหมดมีให้ในภาษาอังกฤษ

ในปี พ.ศ. 2531 หลังจากได้รับการกระตุ้นจากรัฐสภาสหรัฐอเมริกาสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ทั่วไปแห่งชาติ ( สถาบันสุขภาพแห่งชาติ ) (NIGMS) ได้จัดตั้งกลไกการให้ทุนสำหรับการฝึกอบรมด้านเทคโนโลยีชีวภาพ มหาวิทยาลัยทั่วประเทศแข่งขันกันเพื่อขอรับทุนเหล่านี้ในการจัดตั้งโครงการฝึกอบรมด้านเทคโนโลยีชีวภาพ (BTP) โดยทั่วไปแล้ว ใบสมัครที่ประสบความสำเร็จจะได้รับทุนสนับสนุนเป็นเวลาห้าปี จากนั้นจะต้องต่ออายุโดยการแข่งขันนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจะแข่งขันกันเพื่อได้รับการยอมรับเข้าสู่ BTP หากได้รับการยอมรับ จะได้รับเงินค่าครองชีพ ค่าเล่าเรียน และการสนับสนุนประกันสุขภาพเป็นเวลาสองหรือสามปีในระหว่างการทำวิทยานิพนธ์ปริญญาเอก สถาบันจำนวน 19 แห่งเสนอ BTP ที่ได้รับการสนับสนุนจาก NIGMS ^{[ 118 ]}การฝึกอบรมด้านเทคโนโลยีชีวภาพยังมีให้บริการในระดับปริญญาตรีและในวิทยาลัยชุมชนด้วย

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีชีวภาพ

ที่Wikiversityคุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมและสอนผู้อื่นเกี่ยวกับเทคโนโลยีชีวภาพ ได้ ที่ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพ

• เทคโนโลยีชีวภาพคืออะไร? – แหล่งรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับผู้คน สถานที่ และเทคโนโลยีที่ทำให้เกิดเทคโนโลยีชีวภาพ