On-demand molekyler: Et katalog over let tilgængelige molekyler

BILLEDKREDIT:
Image credit
iStock

On-demand molekyler: Et katalog over let tilgængelige molekyler

On-demand molekyler: Et katalog over let tilgængelige molekyler

Underoverskriftstekst
Biovidenskabsvirksomheder bruger syntetisk biologi og genteknologiske fremskridt til at skabe ethvert molekyle efter behov.
    • Forfatter:
    • Forfatter navn
      Quantumrun Foresight
    • 22. December, 2022

    Oversigt over indsigt

    Syntetisk biologi er en spirende livsvidenskab, der anvender tekniske principper på biologi for at skabe nye dele og systemer. Inden for lægemiddelopdagelse har syntetisk biologi potentialet til at revolutionere medicinsk behandling ved at skabe on-demand molekyler. De langsigtede implikationer af disse molekyler kan omfatte brug af kunstig intelligens til at fremskynde skabelsesprocessen og biofarmavirksomheder, der investerer kraftigt i dette nye marked.

    On-demand molekyler kontekst

    Metabolisk teknik gør det muligt for forskere at bruge konstruerede celler til at skabe nye og bæredygtige molekyler, såsom vedvarende biobrændstoffer eller kræftforebyggende lægemidler. Med de mange muligheder, som metabolisk teknik tilbyder, blev det betragtet som en af ​​"Top Ten Emerging Technologies" af World Economic Forum i 2016. Derudover forventes industrialiseret biologi at hjælpe med at udvikle vedvarende bioprodukter og materialer, forbedre afgrøder og muliggøre nye biomedicinske anvendelser.

    Syntetisk eller laboratorieskabt biologis primære mål er at bruge tekniske principper til at forbedre genetisk og metabolisk manipulation. Syntetisk biologi involverer også ikke-metaboliske opgaver, såsom genetiske modifikationer, der eliminerer malaria-bærende myg eller konstruerede mikrobiomer, der potentielt kan erstatte kemisk gødning. Denne disciplin vokser hurtigt, understøttet af fremskridt inden for high-throughput fænotyping (processen med at vurdere genetisk sammensætning eller egenskaber), accelererende DNA-sekventering og synteseevner og CRISPR-aktiveret genetisk redigering.

    Efterhånden som disse teknologier udvikler sig, vokser forskernes evner til at skabe on-demand molekyler og mikrober til alle former for forskning. Især maskinlæring (ML) er et effektivt værktøj, der kan fremskynde skabelsen af ​​syntetiske molekyler ved at forudsige, hvordan et biologisk system vil opføre sig. Ved at forstå mønstrene i eksperimentelle data kan ML levere forudsigelser uden behov for en intensiv forståelse af, hvordan det fungerer.

    Forstyrrende påvirkning

    On-demand molekyler udviser det største potentiale inden for opdagelse af lægemidler. Et lægemiddelmål er et proteinbaseret molekyle, der spiller en rolle i at forårsage sygdomssymptomer. Lægemidler virker på disse molekyler for at ændre eller stoppe funktioner, der fører til sygdomssymptomer. For at finde potentielle lægemidler bruger forskere ofte den omvendte metode, som studerer en kendt reaktion for at bestemme, hvilke molekyler der er involveret i den funktion. Denne teknik kaldes target deconvolution. Det kræver komplekse kemiske og mikrobiologiske undersøgelser at finde ud af, hvilket molekyle der udfører den ønskede funktion.

    Syntetisk biologi i lægemiddelopdagelse gør det muligt for forskere at designe nye værktøjer til at undersøge sygdomsmekanismer på molekylært niveau. En måde at gøre dette på er ved at designe syntetiske kredsløb, som er levende systemer, der kan give indsigt i, hvilke processer der foregår på celleniveau. Disse syntetiske biologiske tilgange til lægemiddelopdagelse, kendt som genommining, har revolutioneret medicinen.

    Et eksempel på en virksomhed, der leverer on-demand molekyler, er Frankrig-baserede GreenPharma. Ifølge virksomhedens websted skaber Greenpharma kemikalier til den farmaceutiske, kosmetiske, landbrugs- og finkemiske industri til en overkommelig pris. De producerer brugerdefinerede syntesemolekyler i gram til milligram niveauer. Firmaet giver hver klient en udpeget projektleder (Ph.D.) og regelmæssige rapporteringsintervaller. Et andet life science-firma, der tilbyder denne service, er Canada-baserede OTAVAChemicals, som har en samling på 12 milliarder tilgængelige on-demand-molekyler baseret på 44 byggesten og XNUMX interne reaktioner. 

    Implikationer af on-demand molekyler

    Bredere implikationer af on-demand molekyler kan omfatte: 

    • Biovidenskabsfirma, der investerer i kunstig intelligens og ML for at afsløre nye molekyler og kemiske komponenter, der skal tilføjes til deres databaser.
    • Flere virksomheder, der har lettere adgang til molekyler, er nødvendige for at udforske yderligere og udvikle produkter og værktøjer. 
    • Nogle videnskabsmænd efterlyser regler eller standarder for at sikre, at virksomheder ikke bruger nogle molekyler til ulovlig forskning og udvikling.
    • Biopharma-virksomheder investerer kraftigt i deres forskningslaboratorier for at muliggøre on-demand og mikrobeteknik som en service for andre biotekvirksomheder og forskningsorganisationer.
    • Syntetisk biologi giver mulighed for udvikling af levende robotter og nanopartikler, der kan udføre operationer og levere genetiske terapier.
    • Øget afhængighed af virtuelle markedspladser for kemiske forsyninger, hvilket gør det muligt for virksomheder hurtigt at hente og opnå specifikke molekyler, hvilket øger deres operationelle effektivitet og reducerer time-to-market for nye produkter.
    • Regeringer, der vedtager politikker til håndtering af de etiske implikationer og sikkerhedsproblemer ved syntetisk biologi, især i forbindelse med udvikling af levende robotter og nanopartikler til medicinske anvendelser.
    • Uddannelsesinstitutioner reviderer læseplaner for at inkludere mere avancerede emner inden for syntetisk biologi og molekylære videnskaber, og forbereder den næste generation af forskere på nye udfordringer og muligheder på disse områder.

    Spørgsmål at overveje

    • Hvad er nogle andre potentielle anvendelsestilfælde af on-demand molekyler?
    • Hvordan kan denne service ellers ændre videnskabelig forskning og udvikling?

    Indsigtsreferencer

    Følgende populære og institutionelle links blev refereret til denne indsigt: