Quantumrun

KREDIT ZA SLIKU:

iStock

Molekuli na zahtjev: Katalog lako dostupnih molekula

Firme koje se bave naukom o životu koriste napredak sintetičke biologije i genetskog inženjeringa kako bi stvorili bilo koji molekul po potrebi.

Autor:
Ime autora
Quantumrun Foresight
Decembar 22, 2022

Sažetak uvida

Sintetička biologija je nova nauka o životu koja primjenjuje inženjerske principe na biologiju za stvaranje novih dijelova i sistema. U otkrivanju lijekova, sintetička biologija ima potencijal da revolucionira medicinski tretman stvaranjem molekula na zahtjev. Dugoročne implikacije ovih molekula mogle bi uključivati korištenje umjetne inteligencije za ubrzavanje procesa stvaranja i biofarmačke firme koje uveliko ulažu u ovo tržište u nastajanju.

Kontekst molekula na zahtjev

Metabolički inženjering omogućava naučnicima da koriste konstruisane ćelije za stvaranje novih i održivih molekula, kao što su obnovljiva biogoriva ili lekovi za prevenciju raka. Uz brojne mogućnosti koje nudi metabolički inženjering, Svjetski ekonomski forum 2016. ga je smatrao jednom od „Deset najboljih tehnologija u nastajanju“. Osim toga, očekuje se da će industrijalizirana biologija pomoći u razvoju obnovljivih bioproizvoda i materijala, poboljšati usjeve i omogućiti nove biomedicinske aplikacije.

Primarni cilj sintetičke ili laboratorijske biologije je korištenje inženjerskih principa za poboljšanje genetskog i metaboličkog inženjeringa. Sintetička biologija također uključuje nemetaboličke zadatke, kao što su genetske modifikacije koje eliminiraju komarce koji nose malariju ili dizajnirane mikrobiome koji bi potencijalno mogli zamijeniti kemijska gnojiva. Ova disciplina brzo raste, podržana napretkom u fenotipizaciji visoke propusnosti (proces procjene genetskog sastava ili osobina), ubrzavanjem sekvenciranja i sinteze DNK, te genetskim uređivanjem uz CRISPR.

Kako ove tehnologije napreduju, tako rastu i mogućnosti istraživača da kreiraju molekule i mikrobe na zahtjev za sve vrste istraživanja. Konkretno, mašinsko učenje (ML) je efikasan alat koji može ubrzati stvaranje sintetičkih molekula predviđajući kako će se ponašati biološki sistem. Razumijevanjem obrazaca u eksperimentalnim podacima, ML može dati predviđanja bez potrebe za intenzivnim razumijevanjem kako funkcionira.

Ometajući uticaj

Molekule na zahtjev pokazuju najveći potencijal u otkrivanju lijekova. Cilj lijeka je molekul na bazi proteina koji igra ulogu u izazivanju simptoma bolesti. Lijekovi djeluju na ove molekule kako bi promijenili ili zaustavili funkcije koje dovode do simptoma bolesti. Da bi pronašli potencijalne lijekove, naučnici često koriste obrnutu metodu, koja proučava poznatu reakciju kako bi utvrdila koji su molekuli uključeni u tu funkciju. Ova tehnika se naziva dekonvolucija cilja. Zahtijeva složene kemijske i mikrobiološke studije kako bi se utvrdilo koja molekula obavlja željenu funkciju.

Sintetička biologija u otkrivanju lijekova omogućava naučnicima da dizajniraju nove alate za istraživanje mehanizama bolesti na molekularnom nivou. Jedan od načina da se to uradi je kroz dizajniranje sintetičkih kola, koji su živi sistemi koji mogu pružiti uvid u to koji se procesi odvijaju na ćelijskom nivou. Ovi sintetički biološki pristupi otkrivanju lijekova, poznati kao rudarenje genoma, revolucionirali su medicinu.

Primjer kompanije koja pruža molekule na zahtjev je GreenPharma sa sjedištem u Francuskoj. Prema sajtu kompanije, Greenpharma proizvodi hemikalije za farmaceutsku, kozmetičku, poljoprivrednu i finu hemijsku industriju po pristupačnoj ceni. Oni proizvode prilagođene sintezne molekule na nivoima od grama do miligrama. Firma svakom klijentu obezbeđuje određenog menadžera projekta (Ph.D.) i redovne intervale izveštavanja. Još jedna firma za nauku o životu koja nudi ovu uslugu je OTAVAChemicals sa sjedištem u Kanadi, koja ima kolekciju od 12 milijardi dostupnih molekula na zahtjev zasnovanih na trideset hiljada građevnih blokova i 44 interne reakcije.

Implikacije molekula na zahtjev

Šire implikacije molekula na zahtjev mogu uključivati:

Firma za nauku o životu koja ulaže u umjetnu inteligenciju i ML kako bi otkrila nove molekule i kemijske komponente koje će dodati u svoje baze podataka.
Više kompanija koje imaju lakši pristup molekulima potrebno je za dalje istraživanje i razvoj proizvoda i alata.
Neki naučnici pozivaju na propise ili standarde kako bi se osiguralo da firme ne koriste neke molekule za ilegalno istraživanje i razvoj.
Firme Biofarma ulažu u svoje istraživačke laboratorije kako bi omogućile inžinjering na zahtjev i mikrobe kao uslugu za druge biotehnološke firme i istraživačke organizacije.
Sintetička biologija koja omogućava razvoj živih robota i nanočestica koji mogu izvoditi operacije i pružati genetske terapije.
Povećano oslanjanje na virtuelna tržišta za snabdevanje hemikalijama, omogućavajući preduzećima da brzo nabave i dobiju specifične molekule, poboljšavajući njihovu operativnu efikasnost i smanjujući vreme za izlazak na tržište novih proizvoda.
Vlade koje donose politike za upravljanje etičkim implikacijama i sigurnosnim problemima sintetičke biologije, posebno u kontekstu razvoja živih robota i nanočestica za medicinske primjene.
Obrazovne institucije revidiraju nastavne planove i programe kako bi uključile naprednije teme iz sintetičke biologije i molekularnih nauka, pripremajući sljedeću generaciju naučnika za nove izazove i mogućnosti u ovim oblastima.