Igény szerinti molekulák: könnyen elérhető molekulák katalógusa

• Szerző:
• Szerző neve

  Quantumrun Foresight
• December 22, 2022

A szintetikus biológia egy feltörekvő élettudomány, amely mérnöki elveket alkalmaz a biológiában új alkatrészek és rendszerek létrehozására. A gyógyszerkutatásban a szintetikus biológia forradalmasíthatja az orvosi kezelést azáltal, hogy igény szerinti molekulákat hoz létre.

On-demand molekulák összefüggésben

Az anyagcsere-technológia lehetővé teszi a tudósok számára, hogy mesterséges sejteket alkalmazzanak új és fenntartható molekulák létrehozására, mint például a megújuló bioüzemanyagok vagy a rákmegelőző gyógyszerek. Az anyagcsere-technológia kínálta sok lehetőséggel a Világgazdasági Fórum 2016-ban a „Top Ten Emerging Technologies” közé sorolta. Ezenkívül az iparosodott biológiától azt várják, hogy segítsen megújuló biotermékek és anyagok fejlesztésében, javítsa a terményeket, és új termelést tegyen lehetővé. orvosbiológiai alkalmazások.

A szintetikus vagy laboratóriumban létrehozott biológia elsődleges célja a mérnöki elvek alkalmazása a genetikai és anyagcsere-sebesség javítására. A szintetikus biológia nem-metabolikus feladatokat is magában foglal, például olyan genetikai módosításokat, amelyek elpusztítják a maláriát hordozó szúnyogokat, vagy olyan mesterséges mikrobiomokat, amelyek potenciálisan helyettesíthetik a műtrágyákat. Ez a tudományág gyorsan növekszik, amit a nagy áteresztőképességű fenotipizálás (a genetikai felépítés vagy tulajdonságok értékelésének folyamata), a DNS-szekvenálási és -szintézis-képességek felgyorsítása, valamint a CRISPR-kompatibilis genetikai szerkesztés terén tett előrelépések támogatnak.

Ahogy ezek a technológiák fejlődnek, úgy nőnek a kutatók azon képességei is, hogy igény szerinti molekulákat és mikrobákat hozzanak létre mindenféle kutatáshoz. A gépi tanulás (ML) különösen hatékony eszköz, amely felgyorsítja a szintetikus molekulák létrehozását azáltal, hogy megjósolja, hogyan fog viselkedni egy biológiai rendszer. A kísérleti adatok mintáinak megértésével az ML előrejelzéseket tud adni anélkül, hogy alaposan meg kellene értenie a működését.

Bomlasztó hatás

Az igény szerinti molekulákban rejlik a legnagyobb potenciál a gyógyszerkutatásban. A gyógyszercélpont egy fehérje alapú molekula, amely szerepet játszik a betegség tüneteinek előidézésében. A gyógyszerek ezekre a molekulákra hatnak, hogy megváltoztassák vagy leállítsák azokat a funkciókat, amelyek betegség tüneteihez vezetnek. A potenciális gyógyszerek megtalálásához a tudósok gyakran a fordított módszert alkalmazzák, amely egy ismert reakciót vizsgál annak meghatározására, hogy mely molekulák vesznek részt az adott funkcióban. Ezt a technikát céldekonvolúciónak nevezik. Összetett kémiai és mikrobiológiai vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy pontosan meghatározzák, melyik molekula látja el a kívánt funkciót.

A szintetikus biológia a gyógyszerkutatásban lehetővé teszi a tudósok számára, hogy új eszközöket tervezzenek a betegségmechanizmusok molekuláris szintű vizsgálatára. Ennek egyik módja a szintetikus áramkörök tervezése, amelyek olyan élő rendszerek, amelyek betekintést nyújthatnak a sejtszinten zajló folyamatokba. A kábítószer-kutatásnak ezek a szintetikus biológiai megközelítései, amelyeket genombányászatként ismernek, forradalmasították az orvostudományt.

Az igény szerinti molekulákat kínáló vállalatra példa a franciaországi székhelyű GreenPharma. A cég webhelye szerint a Greenpharma megfizethető áron állít elő vegyi anyagokat a gyógyszer-, kozmetikai, mezőgazdasági és finomvegyi ipar számára. Egyedi szintézis molekulákat állítanak elő grammtól milligrammig terjedő mennyiségben. A cég minden ügyfele számára kijelölt projektmenedzsert (Ph.D.) és rendszeres jelentési időközönként biztosít. Egy másik élettudományokkal foglalkozó cég, amely ezt a szolgáltatást kínálja, a kanadai székhelyű OTAVAChemicals, amely 12 milliárd elérhető igény szerinti molekulát tartalmaz harmincezer építőelemen és 44 házon belüli reakción. 

On-demand molekulák következményei

Az igény szerinti molekulák tágabb vonatkozásai a következők lehetnek: 

• Élettudományi cég mesterséges intelligenciába és ML-be fektet, hogy új molekulákat és kémiai komponenseket fedezzen fel adatbázisaikhoz.
• Több olyan vállalatnak, amely könnyebben hozzáférhet a molekulákhoz, további kutatásokra és termékek és eszközök fejlesztésére van szükség. 
• Egyes tudósok szabályozásokat vagy szabványokat követelnek annak biztosítására, hogy a cégek ne használjanak bizonyos molekulákat illegális kutatásra és fejlesztésre.
• A Biopharma cégek nagymértékben fektetnek be kutatólaboratóriumaikba, hogy lehetővé tegyék az igény szerinti és mikrobatervezést, mint szolgáltatást más biotechnológiai cégek és kutatószervezetek számára.
• Szintetikus biológia, amely lehetővé teszi élő robotok és nanorészecskék kifejlesztését, amelyek képesek műtéteket végrehajtani és genetikai terápiákat végezni.

Kérdések, amelyekhez hozzászólni kell

• Milyen egyéb lehetséges felhasználási esetei vannak az igény szerinti molekuláknak?
• Hogyan változtathatja meg ez a szolgáltatás a tudományos kutatást és fejlesztést?