Quantumrun

KUVAKrediitti:

iStock

On-demand molekyylit: luettelo helposti saatavilla olevista molekyyleistä

Biotiedeyritykset käyttävät synteettistä biologiaa ja geenitekniikan edistysaskeleita luodakseen minkä tahansa molekyylin tarpeen mukaan.

Kirjoittaja:
tekijän nimi
Quantumrun Foresight
Joulukuu 22, 2022

Havainnon yhteenveto

Synteettinen biologia on nouseva biotiede, joka soveltaa tekniikan periaatteita biologiaan luodakseen uusia osia ja järjestelmiä. Lääkekehityksessä synteettinen biologia voi mullistaa lääketieteellisen hoidon luomalla tilausmolekyylejä. Näiden molekyylien pitkän aikavälin vaikutuksia voisivat olla tekoälyn käyttö luomisprosessin nopeuttamiseksi ja biolääkeyritykset, jotka investoivat voimakkaasti näille kehittyville markkinoille.

On-demand molekyylien konteksti

Aineenvaihduntatekniikan avulla tutkijat voivat käyttää muokattuja soluja luodakseen uusia ja kestäviä molekyylejä, kuten uusiutuvia biopolttoaineita tai syöpää ehkäiseviä lääkkeitä. Aineenvaihduntatekniikan tarjoamien monien mahdollisuuksien ansiosta Maailman talousfoorumin 2016 mukaan se on yksi "Top Ten Emerging Technologies" -joukosta. Lisäksi teollistuneen biologian odotetaan auttavan uusiutuvien biotuotteiden ja -materiaalien kehittämisessä, parantamaan viljelykasveja ja mahdollistamaan uusia. biolääketieteelliset sovellukset.

Synteettisen tai laboratoriossa luodun biologian ensisijainen tavoite on käyttää tekniikan periaatteita geeni- ja aineenvaihduntatekniikan parantamiseen. Synteettiseen biologiaan kuuluu myös ei-metabolisia tehtäviä, kuten geneettisiä modifikaatioita, jotka eliminoivat malariaa kantavia hyttysiä tai muokatut mikrobiomit, jotka voisivat mahdollisesti korvata kemialliset lannoitteet. Tämä tieteenala kasvaa nopeasti, ja sitä tukevat edistysaskeleet korkean suorituskyvyn fenotyyppisessä (geenin koostumuksen tai ominaisuuksien arviointiprosessissa), DNA:n sekvensointi- ja synteesiominaisuuksien kiihdyttämisessä sekä CRISPR:llä varustetussa geneettisessä muokkauksessa.

Kun nämä tekniikat kehittyvät, myös tutkijoiden mahdollisuudet luoda tilausmolekyylejä ja mikrobeja kaikenlaista tutkimusta varten. Erityisesti koneoppiminen (ML) on tehokas työkalu, joka voi nopeuttaa synteettisten molekyylien luomista ennustamalla, kuinka biologinen järjestelmä käyttäytyy. Ymmärtämällä kokeellisen datan mallit ML voi tarjota ennusteita ilman, että tarvitaan intensiivistä ymmärrystä sen toiminnasta.

Häiritsevä vaikutus

On-demand-molekyylit tarjoavat eniten potentiaalia lääkekehitykseen. Lääkekohde on proteiinipohjainen molekyyli, jolla on rooli sairauden oireiden aiheuttajana. Lääkkeet vaikuttavat näihin molekyyleihin muuttaakseen tai pysäyttäen toimintoja, jotka johtavat sairauden oireisiin. Mahdollisten lääkkeiden löytämiseksi tiedemiehet käyttävät usein käänteistä menetelmää, joka tutkii tunnettua reaktiota määrittääkseen, mitkä molekyylit ovat mukana kyseisessä toiminnossa. Tätä tekniikkaa kutsutaan kohdedekonvoluutioksi. Se vaatii monimutkaisia kemiallisia ja mikrobiologisia tutkimuksia määrittääkseen, mikä molekyyli suorittaa halutun toiminnon.

Synteettinen biologia lääkekehityksessä antaa tutkijoille mahdollisuuden suunnitella uusia työkaluja sairauden mekanismien tutkimiseen molekyylitasolla. Yksi tapa tehdä tämä on suunnitella synteettisiä piirejä, jotka ovat eläviä järjestelmiä, jotka voivat antaa käsityksen siitä, mitä prosesseja tapahtuu solutasolla. Nämä synteettisen biologian lähestymistavat lääkekehitykseen, jotka tunnetaan nimellä genomin louhinta, ovat mullistaneet lääketieteen.

Esimerkki tilausmolekyylejä tarjoavasta yrityksestä on ranskalainen GreenPharma. Yrityksen sivujen mukaan Greenpharma valmistaa kemikaaleja lääke-, kosmetiikka-, maatalous- ja hienokemianteollisuudelle edulliseen hintaan. Ne tuottavat mukautettuja synteesimolekyylejä grammoista milligrammaan. Yritys tarjoaa jokaiselle asiakkaalle nimetyn projektipäällikön (Ph.D.) ja säännölliset raportointivälit. Toinen biotieteiden yritys, joka tarjoaa tätä palvelua, on kanadalainen OTAVAChemicals, jolla on 12 miljardin saatavilla olevan on-demand -molekyylin kokoelma, joka perustuu 44 XNUMX rakennuspalikkoon ja XNUMX talon sisäiseen reaktioon.

On-demand-molekyylien vaikutukset

On-demand-molekyylien laajemmat vaikutukset voivat sisältää:

Biotieteiden yritys, joka investoi tekoälyyn ja ML:ään löytääkseen uusia molekyylejä ja kemiallisia komponentteja lisättäväksi tietokantoihinsa.
Yhä useammat yritykset, joilla on helpompi saada molekyylejä, pitivät tutkia ja kehittää tuotteita ja työkaluja.
Jotkut tutkijat vaativat säännöksiä tai standardeja sen varmistamiseksi, että yritykset eivät käytä joitain molekyylejä laittomaan tutkimukseen ja kehittämiseen.
Biopharma-yritykset investoivat voimakkaasti tutkimuslaboratorioihinsa mahdollistaakseen on-demand- ja mikrobisuunnittelun palveluna muille bioteknologiayrityksille ja tutkimusorganisaatioille.
Synteettinen biologia mahdollistaa elävien robottien ja nanohiukkasten kehittämisen, jotka voivat suorittaa leikkauksia ja toimittaa geneettisiä hoitoja.
Lisääntynyt riippuvuus kemiantarvikkeiden virtuaalisista markkinapaikoista, mikä antaa yrityksille mahdollisuuden hankkia ja hankkia nopeasti tiettyjä molekyylejä, mikä parantaa niiden toimintaa ja lyhentää uusien tuotteiden markkinoilletuloaikaa.
Hallitukset toteuttavat politiikkaa synteettisen biologian eettisten seurausten ja turvallisuusnäkökohtien hallitsemiseksi, erityisesti kehitettäessä eläviä robotteja ja nanopartikkeleita lääketieteellisiin sovelluksiin.
Oppilaitokset tarkistavat opetussuunnitelmia niin, että ne sisältävät synteettisen biologian ja molekyylitieteiden edistyneempiä aiheita ja valmistavat seuraavan sukupolven tiedemiehiä näiden alojen nouseviin haasteisiin ja mahdollisuuksiin.