مولکول‌های درخواستی: فهرستی از مولکول‌های در دسترس

• نویسنده:
• نام نویسنده

  آینده نگاری کوانتوم ران
• دسامبر 22، 2022

خلاصه بینش

زیست شناسی مصنوعی یک علم زیست نوظهور است که اصول مهندسی را در زیست شناسی برای ایجاد قطعات و سیستم های جدید به کار می گیرد. در کشف دارو، زیست‌شناسی مصنوعی این پتانسیل را دارد که با ایجاد مولکول‌های درخواستی، درمان پزشکی را متحول کند. پیامدهای بلندمدت این مولکول‌ها می‌تواند شامل استفاده از هوش مصنوعی برای ردیابی سریع فرآیند ایجاد و سرمایه‌گذاری هنگفت شرکت‌های بیو دارو در این بازار در حال ظهور باشد.

زمینه مولکول های درخواستی

مهندسی متابولیک به دانشمندان اجازه می دهد تا از سلول های مهندسی شده برای ایجاد مولکول های جدید و پایدار مانند سوخت های زیستی تجدید پذیر یا داروهای پیشگیری کننده از سرطان استفاده کنند. با امکانات فراوانی که مهندسی متابولیک ارائه می‌دهد، در سال 2016 توسط مجمع جهانی اقتصاد به عنوان یکی از "ده فناوری برتر در حال ظهور" در نظر گرفته شد. کاربردهای زیست پزشکی

هدف اصلی زیست شناسی مصنوعی یا ایجاد شده در آزمایشگاه استفاده از اصول مهندسی برای بهبود مهندسی ژنتیک و متابولیک است. زیست شناسی مصنوعی همچنین شامل وظایف غیر متابولیکی است، مانند تغییرات ژنتیکی که پشه های حامل مالاریا را از بین می برد یا میکروبیوم های مهندسی شده ای که به طور بالقوه می توانند جایگزین کودهای شیمیایی شوند. این رشته به سرعت در حال رشد است و با پیشرفت در فنوتیپ سازی با توان بالا (فرایند ارزیابی ترکیب یا صفات ژنتیکی)، تسریع قابلیت های توالی یابی و سنتز DNA و ویرایش ژنتیکی با قابلیت CRISPR پشتیبانی می شود.

با پیشرفت این فناوری‌ها، توانایی‌های محققان برای ایجاد مولکول‌ها و میکروب‌های درخواستی برای انواع تحقیقات افزایش می‌یابد. به طور خاص، یادگیری ماشین (ML) ابزار موثری است که می‌تواند با پیش‌بینی نحوه رفتار یک سیستم بیولوژیکی، ایجاد مولکول‌های مصنوعی را سریع ردیابی کند. با درک الگوهای موجود در داده‌های تجربی، ML می‌تواند پیش‌بینی‌هایی را بدون نیاز به درک دقیق نحوه عملکرد آن ارائه دهد.

تاثیر مخرب

مولکول های درخواستی بیشترین پتانسیل را در کشف دارو نشان می دهند. هدف دارویی یک مولکول مبتنی بر پروتئین است که در ایجاد علائم بیماری نقش دارد. داروها روی این مولکول‌ها عمل می‌کنند تا عملکردهایی را که منجر به علائم بیماری می‌شوند، تغییر دهند یا متوقف کنند. برای یافتن داروهای بالقوه، دانشمندان اغلب از روش معکوس استفاده می کنند، که یک واکنش شناخته شده را مطالعه می کند تا مشخص کند کدام مولکول در آن عملکرد نقش دارد. این تکنیک Deconvolution هدف نامیده می شود. برای تعیین دقیق اینکه کدام مولکول عملکرد مورد نظر را انجام می دهد، به مطالعات شیمیایی و میکروبیولوژیکی پیچیده نیاز دارد.

زیست شناسی مصنوعی در کشف دارو، دانشمندان را قادر می سازد تا ابزارهای جدیدی را برای بررسی مکانیسم های بیماری در سطح مولکولی طراحی کنند. یکی از راه‌های انجام این کار، طراحی مدارهای مصنوعی است، که سیستم‌های زنده‌ای هستند که می‌توانند بینشی درباره فرآیندهایی که در سطح سلولی انجام می‌شوند را ارائه دهند. این رویکردهای زیست‌شناسی مصنوعی برای کشف دارو، که به عنوان استخراج ژنوم شناخته می‌شوند، پزشکی را متحول کرده‌اند.

نمونه‌ای از شرکتی که مولکول‌های درخواستی را ارائه می‌کند، GreenPharma مستقر در فرانسه است. به گفته سایت شرکت، گرین فارما مواد شیمیایی را برای صنایع دارویی، آرایشی، کشاورزی و صنایع شیمیایی خوب با قیمتی مقرون به صرفه تولید می کند. آنها مولکول های سنتز سفارشی را در سطوح گرم تا میلی گرم تولید می کنند. این شرکت به هر مشتری یک مدیر پروژه تعیین شده (Ph.D.) و فواصل گزارش منظم ارائه می دهد. یکی دیگر از شرکت‌های علوم زیستی که این خدمات را ارائه می‌کند، OTAVAChemicals مستقر در کانادا است که مجموعه‌ای از 12 میلیارد مولکول در دسترس بر اساس درخواست بر اساس سی هزار بلوک ساختمانی و 44 واکنش داخلی دارد. 

پیامدهای مولکول های درخواستی

پیامدهای گسترده تر مولکول های درخواستی ممکن است شامل موارد زیر باشد: 

• شرکت علوم زیستی در حال سرمایه گذاری در هوش مصنوعی و ML برای کشف مولکول ها و اجزای شیمیایی جدید برای افزودن به پایگاه های داده خود.
• شرکت‌های بیشتری که دسترسی آسان‌تری به مولکول‌ها دارند، نیاز به کشف بیشتر و توسعه محصولات و ابزار دارند. 
• برخی از دانشمندان خواستار مقررات یا استانداردهایی برای اطمینان از عدم استفاده شرکت‌ها از برخی مولکول‌ها برای تحقیق و توسعه غیرقانونی هستند.
• شرکت های بیوفارما به شدت در آزمایشگاه های تحقیقاتی خود سرمایه گذاری می کنند تا مهندسی بر اساس تقاضا و میکروب را به عنوان خدماتی برای سایر شرکت های بیوتکنولوژی و سازمان های تحقیقاتی فعال کنند.
• زیست‌شناسی مصنوعی که امکان توسعه ربات‌های زنده و نانوذراتی را فراهم می‌کند که می‌توانند جراحی انجام دهند و درمان‌های ژنتیکی را ارائه دهند.
• اتکای فزاینده به بازارهای مجازی برای منابع شیمیایی، کسب و کارها را قادر می سازد تا به سرعت مولکول های خاص را تهیه و به دست آورند، کارایی عملیاتی آنها را افزایش داده و زمان عرضه محصولات جدید به بازار را کاهش می دهد.
• دولت ها سیاست هایی را برای مدیریت پیامدهای اخلاقی و نگرانی های ایمنی زیست شناسی مصنوعی، به ویژه در زمینه توسعه ربات های زنده و نانوذرات برای کاربردهای پزشکی وضع می کنند.
• موسسات آموزشی در حال تجدید نظر در برنامه های درسی برای گنجاندن موضوعات پیشرفته تر در زیست شناسی مصنوعی و علوم مولکولی، نسل بعدی دانشمندان را برای چالش ها و فرصت های نوظهور در این زمینه ها آماده می کنند.

سوالاتی که باید در نظر گرفته شود

• موارد استفاده بالقوه دیگر از مولکول های درخواستی چیست؟
• چگونه این خدمات ممکن است تحقیق و توسعه علمی را تغییر دهد؟