Quantumrun

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ:

Istock

Малекулы па патрабаванні: каталог лёгкадаступных малекул

Фірмы, якія займаюцца навукамі аб жыцці, выкарыстоўваюць дасягненні сінтэтычнай біялогіі і геннай інжынерыі для стварэння любой малекулы па меры неабходнасці.

аўтар:
імя аўтара
Quantumrun Foresight
Снежань 22, 2022

Кароткі агляд

Сінтэтычная біялогія - гэта новая навука аб жыцці, якая прымяняе інжынерныя прынцыпы да біялогіі для стварэння новых частак і сістэм. У адкрыцці лекаў сінтэтычная біялогія можа зрабіць рэвалюцыю ў лячэнні шляхам стварэння малекул па патрабаванні. Доўгатэрміновыя наступствы гэтых малекул могуць уключаць у сябе выкарыстанне штучнага інтэлекту для паскарэння працэсу стварэння і значныя інвестыцыі біяфармацыгічных фірмаў у гэты рынак, які развіваецца.

Кантэкст малекул па патрабаванні

Метабалічная інжынерыя дазваляе навукоўцам выкарыстоўваць сканструяваныя клеткі для стварэння новых і ўстойлівых малекул, такіх як аднаўляльныя крыніцы біяпаліва або лекі для прафілактыкі рака. Са шматлікімі магчымасцямі, якія прапануе метабалічная інжынерыя, Сусветны эканамічны форум у 2016 годзе ўвайшоў у лік «Дзесяці найноўшых тэхналогій». Акрамя таго, чакаецца, што індустрыялізаваная біялогія дапаможа распрацоўваць аднаўляльныя біяпрадукты і матэрыялы, паляпшаць ураджай і ствараць новыя біямедыцынскія прыкладання.

Асноўная мэта сінтэтычнай або створанай у лабараторыі біялогіі - выкарыстанне інжынерных прынцыпаў для паляпшэння генетычнай і метабалічнай інжынерыі. Сінтэтычная біялогія таксама ўключае неметабалічныя задачы, такія як генетычныя мадыфікацыі, якія знішчаюць малярыйных камароў, або сканструяваныя мікрабіёмы, якія патэнцыйна могуць замяніць хімічныя ўгнаенні. Гэтая дысцыпліна імкліва развіваецца дзякуючы дасягненням высокапрадукцыйнага фенатыпавання (працэс ацэнкі генетычнага складу або прыкмет), паскарэння секвенирования і сінтэзу ДНК і генетычнага рэдагавання з падтрымкай CRISPR.

Па меры развіцця гэтых тэхналогій растуць і магчымасці даследчыкаў ствараць малекулы і мікробы па патрабаванні для ўсіх відаў даследаванняў. У прыватнасці, машыннае навучанне (ML) з'яўляецца эфектыўным інструментам, які можа паскорыць стварэнне сінтэтычных малекул, прадказваючы, як будзе паводзіць сябе біялагічная сістэма. Разумеючы заканамернасці ў эксперыментальных дадзеных, ML можа даць прагнозы без неабходнасці інтэнсіўнага разумення таго, як гэта працуе.

Разбуральнае ўздзеянне

Малекулы па патрабаванні дэманструюць найбольшы патэнцыял у адкрыцці лекаў. Мішэнь лекаў - гэта малекула на аснове бялку, якая гуляе ролю ў выкліканні сімптомаў хваробы. Лекі дзейнічаюць на гэтыя малекулы, каб змяніць або спыніць функцыі, якія прыводзяць да сімптомаў хваробы. Каб знайсці патэнцыйныя лекі, навукоўцы часта выкарыстоўваюць зваротны метад, які вывучае вядомую рэакцыю, каб вызначыць, якія малекулы ўдзельнічаюць у гэтай функцыі. Гэты метад называецца мэтавай дэканвалюцыяй. Гэта патрабуе складаных хімічных і мікрабіялагічных даследаванняў, каб дакладна вызначыць, якая малекула выконвае патрэбную функцыю.

Сінтэтычная біялогія ў адкрыцці лекаў дазваляе навукоўцам распрацоўваць новыя інструменты для даследавання механізмаў захворвання на малекулярным узроўні. Адзін са спосабаў зрабіць гэта праз распрацоўку сінтэтычных схем, якія з'яўляюцца жывымі сістэмамі, якія могуць даць зразумець, якія працэсы адбываюцца на клеткавым узроўні. Гэтыя сінтэтычныя біялагічныя падыходы да адкрыцця лекаў, вядомыя як здабыча геному, зрабілі рэвалюцыю ў медыцыне.

Прыкладам кампаніі, якая пастаўляе малекулы па патрабаванні, з'яўляецца французская GreenPharma. Як паведамляецца на сайце кампаніі, Greenpharma стварае хімікаты для фармацэўтычнай, касметычнай, сельскагаспадарчай і тонкай хіміі па даступнай цане. Яны вырабляюць малекулы спецыяльнага сінтэзу ад грам да міліграмаў. Фірма забяспечвае кожнага кліента прызначаным кіраўніком праекта (Ph.D.) і рэгулярнымі інтэрваламі справаздач. Іншая біялагічная фірма, якая прапануе гэтую паслугу, - канадская OTAVAChemicals, якая мае калекцыю з 12 мільярдаў малекул, даступных па патрабаванні, на аснове трыццаці тысяч будаўнічых блокаў і 44 уласных рэакцый.

Наступствы малекул па патрабаванні

Больш шырокія наступствы малекул па патрабаванні могуць уключаць:

Фірма, якая займаецца навукамі аб жыцці, інвесціруе ў штучны інтэлект і ML, каб адкрываць новыя малекулы і хімічныя кампаненты для дадання ў свае базы даных.
Большай колькасці кампаній, якія маюць больш просты доступ да малекул, неабходныя для далейшага вывучэння і распрацоўкі прадуктаў і інструментаў.
Некаторыя навукоўцы заклікаюць да ўвядзення правілаў або стандартаў, якія гарантуюць, што фірмы не выкарыстоўваюць некаторыя малекулы для незаконных даследаванняў і распрацовак.
Фірмы Biopharma ўкладваюць значныя сродкі ў свае навукова-даследчыя лабараторыі, каб зрабіць паслугу для іншых біятэхналагічных фірмаў і навукова-даследчых арганізацый па запыце і мікробнай інжынерыі.
Сінтэтычная біялогія дазваляе распрацоўваць жывых робатаў і наначасціц, якія могуць выконваць аперацыі і праводзіць генетычныя метады лячэння.
Большая залежнасць ад віртуальных рынкаў паставак хімічных рэчываў, што дазваляе прадпрыемствам хутка знаходзіць і атрымліваць пэўныя малекулы, павышаючы эфектыўнасць іх працы і скарачаючы час выхаду новых прадуктаў на рынак.
Урады прымаюць палітыку па кіраванні этычнымі наступствамі і праблемамі бяспекі сінтэтычнай біялогіі, асабліва ў кантэксце распрацоўкі жывых робатаў і наначасціц для прымянення ў медыцыне.
Навучальныя ўстановы пераглядаюць навучальныя праграмы, каб уключыць больш прасунутыя тэмы па сінтэтычнай біялогіі і малекулярных навуках, рыхтуючы наступнае пакаленне навукоўцаў да ўзнікаючых праблем і магчымасцей у гэтых галінах.