Moleciwlau ar-alw: Catalog o foleciwlau sydd ar gael yn rhwydd

• Awdur:
• enw awdur

  Rhagolwg Quantumrun
• Rhagfyr 22, 2022

Mae bioleg synthetig yn wyddor bywyd sy'n dod i'r amlwg sy'n cymhwyso egwyddorion peirianneg i fioleg i greu rhannau a systemau newydd. Mewn darganfod cyffuriau, mae gan fioleg synthetig y potensial i chwyldroi triniaeth feddygol trwy greu moleciwlau ar-alw.

Cyd-destun moleciwlau ar-alw

Mae peirianneg metabolaidd yn caniatáu i wyddonwyr ddefnyddio celloedd wedi'u peiriannu i greu moleciwlau newydd a chynaliadwy, fel biodanwyddau adnewyddadwy neu gyffuriau atal canser. Gyda'r posibiliadau niferus y mae peirianneg metabolig yn eu cynnig, fe'i hystyriwyd yn un o'r “Deg Technoleg Newydd sy'n Dod i'r Amlwg” gan Fforwm Economaidd y Byd yn 2016. Yn ogystal, disgwylir i fioleg ddiwydiannol helpu i ddatblygu biogynhyrchion a deunyddiau adnewyddadwy, gwella cnydau, a galluogi newydd cymwysiadau biofeddygol.

Prif nod bioleg synthetig neu labordy yw defnyddio egwyddorion peirianneg i wella peirianneg enetig a metabolig. Mae bioleg synthetig hefyd yn cynnwys tasgau anmetabolaidd, megis addasiadau genetig sy'n dileu mosgitos sy'n cynnwys malaria neu ficrobiomau wedi'u peiriannu a allai ddisodli gwrtaith cemegol o bosibl. Mae'r ddisgyblaeth hon yn tyfu'n gyflym, wedi'i hategu gan ddatblygiadau mewn ffenoteipio trwybwn uchel (y broses o asesu cyfansoddiad neu nodweddion genetig), cyflymu galluoedd dilyniannu a synthesis DNA, a golygu genetig wedi'i alluogi gan CRISPR.

Wrth i'r technolegau hyn ddatblygu, felly hefyd allu ymchwilwyr i greu moleciwlau a microbau ar-alw ar gyfer pob math o ymchwil. Yn benodol, mae dysgu peirianyddol (ML) yn arf effeithiol sy'n gallu creu moleciwlau synthetig yn gyflym trwy ragweld sut y bydd system fiolegol yn ymddwyn. Trwy ddeall y patrymau mewn data arbrofol, gall ML gyflenwi rhagfynegiadau heb fod angen dealltwriaeth ddwys o sut mae'n gweithio.

Effaith aflonyddgar

Molecylau ar-alw sy'n dangos y potensial mwyaf wrth ddarganfod cyffuriau. Mae targed cyffuriau yn foleciwl sy'n seiliedig ar brotein sy'n chwarae rhan mewn achosi symptomau afiechyd. Mae cyffuriau'n gweithredu ar y moleciwlau hyn i newid neu atal swyddogaethau sy'n arwain at symptomau clefyd. I ddod o hyd i gyffuriau posibl, mae gwyddonwyr yn aml yn defnyddio'r dull gwrthdroi, sy'n astudio adwaith hysbys i benderfynu pa foleciwlau sy'n ymwneud â'r swyddogaeth honno. Gelwir y dechneg hon yn ddatgysylltu targed. Mae angen astudiaethau cemegol a microbiolegol cymhleth i nodi pa foleciwl sy'n cyflawni'r swyddogaeth ddymunol.

Mae bioleg synthetig mewn darganfod cyffuriau yn galluogi gwyddonwyr i ddylunio offer newydd i ymchwilio i fecanweithiau afiechyd ar lefel foleciwlaidd. Un ffordd o wneud hyn yw trwy ddylunio cylchedau synthetig, sef systemau byw a all roi cipolwg ar ba brosesau sy'n digwydd ar y lefel gellog. Mae'r dulliau bioleg synthetig hyn o ddarganfod cyffuriau, a elwir yn gloddio genomau, wedi chwyldroi meddygaeth.

Enghraifft o gwmni sy'n darparu moleciwlau ar-alw yw GreenPharma o Ffrainc. Yn ôl safle'r cwmni, mae Greenpharma yn creu cemegau ar gyfer y diwydiannau fferyllol, cosmetig, amaethyddol a chemegol mân am bris fforddiadwy. Maent yn cynhyrchu moleciwlau synthesis wedi'u teilwra ar lefelau gram i miligram. Mae'r cwmni'n darparu rheolwr prosiect dynodedig (Ph.D.) i bob cleient a chyfnodau adrodd rheolaidd. Cwmni gwyddorau bywyd arall sy'n cynnig y gwasanaeth hwn yw OTAVAChemicals o Ganada, sydd â chasgliad o 12 biliwn o foleciwlau ar-alw hygyrch yn seiliedig ar dri deg mil o flociau adeiladu a 44 o ymatebion mewnol. 

Goblygiadau moleciwlau ar-alw

Gall goblygiadau ehangach moleciwlau ar-alw gynnwys: 

• Cwmni gwyddorau bywyd yn buddsoddi mewn deallusrwydd artiffisial ac ML i ddarganfod moleciwlau a chydrannau cemegol newydd i'w hychwanegu at eu cronfeydd data.
• Mae angen mwy o gwmnïau i gael mynediad haws at foleciwlau i archwilio ymhellach a datblygu cynhyrchion ac offer. 
• Mae rhai gwyddonwyr yn galw am reoliadau neu safonau i sicrhau nad yw cwmnïau'n defnyddio rhai moleciwlau ar gyfer ymchwil a datblygu anghyfreithlon.
• Cwmnïau biofferyllol yn buddsoddi'n helaeth yn eu labordai ymchwil i alluogi peirianneg ar-alw a microb fel gwasanaeth i gwmnïau biotechnoleg a sefydliadau ymchwil eraill.
• Bioleg synthetig sy'n caniatáu ar gyfer datblygu robotiaid byw a nanoronynnau sy'n gallu perfformio cymorthfeydd a darparu therapïau genetig.

Cwestiynau i wneud sylwadau arnynt

• Beth yw rhai achosion defnydd posibl eraill o foleciwlau ar-alw?
• Sut arall y gall y gwasanaeth hwn newid ymchwil a datblygiad gwyddonol?