Servizio di ingegneria dei microbi: le aziende possono ora acquistare organismi sintetici

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  Preveggenza quantistica
• Dicembre 21, 2022

Riepilogo approfondimenti

La biologia sintetica si occupa della creazione di organi sostitutivi e di tipi unici di organismi. Questa innovazione ha portato aziende e startup biotecnologiche a offrire la scoperta di nuovi microbi come servizio, in particolare per lo sviluppo di farmaci e la ricerca sulle malattie. Altre implicazioni a lungo termine di questo servizio potrebbero includere componenti biodegradabili per l’elettronica e organoidi più diversi per i test antidroga.

Contesto del servizio di ingegneria microbica

I biologi hanno scoperto che alcuni microbi non sono solo organismi potenzialmente letali, ma anche benefici per la salute umana. Questi "probiotici" - microrganismi vivi che migliorano la nostra salute se consumati in modo adeguato - sono principalmente specie di batteri dell'acido lattico già presenti in alcuni alimenti. Grazie alla tecnologia di sequenziamento del DNA di nuova generazione, stiamo imparando di più sui microbi che ci chiamano casa e su quanto siano importanti per la nostra salute.

Gli scienziati stanno progettando microbi per la terapia, creando nuovi ceppi microbici e mirando al miglioramento dei ceppi esistenti. Per realizzare queste innovazioni, i ricercatori mutano e seguono i principi della biologia sintetica. La nuova specie microbica andrà oltre quella che attualmente esiste come definizione di probiotico per applicazioni alimentari. Invece, l’industria farmaceutica potrebbe adottarli come “farmabiotici” o “prodotti bioterapeutici vivi”, secondo una ricerca pubblicata su Frontiers in Microbiology.

Molti microbi geneticamente modificati sono stati esplorati per la consegna dell'antigene della vaccinazione, ma pochi hanno raggiunto studi clinici sull'uomo. Altri potenziali usi per i microbi ingegnerizzati includono il trattamento di malattie autoimmuni, infiammazioni, cancro, infezioni e disturbi metabolici. A causa dell'utilità dei microbi geneticamente modificati, molte aziende biotecnologiche li stanno esplorando oltre la salute e in vari settori, come l'agricoltura e le scienze dei materiali.

Impatto dirompente

Nel 2021, la startup biotecnologica statunitense Zymergen ha annunciato i suoi piani per accelerare lo sviluppo di nuovi prodotti in biopolimeri e altri materiali per i settori dell'elettronica e della cura dei consumatori. Secondo il co-fondatore Zach Serber, c'è una rinascita della scienza dei materiali a causa dell'abbondanza di sostanze chimiche disponibili attraverso la biologia. Con oltre 75,000 biomolecole a disposizione di Zymergen, c'è poca sovrapposizione tra ciò che si può trovare in natura e ciò che deve essere acquistato da fonti commerciali.

L'offerta pubblica iniziale di Zymergen nel 2021 le ha permesso di raccogliere 500 milioni di dollari, portando il suo valore a circa 3 miliardi di dollari. L'azienda prevede di lanciare nuovi prodotti attraverso la biologia sintetica in cinque anni o meno, a un decimo del costo dei prodotti chimici e dei materiali tradizionali. Secondo la documentazione depositata presso la Securities and Exchange Commission (SEC) degli Stati Uniti, il tempo stimato per il lancio di un prodotto è di circa cinque anni, con un costo di 50 milioni di dollari.

Un'altra area di ricerca per i microbi geneticamente modificati è nello spazio dei fertilizzanti chimici. Nel 2022, gli scienziati hanno condotto esperimenti per sostituire questi inquinanti con microbi geneticamente modificati. I ricercatori hanno modificato ceppi mutanti di batteri per colonizzare le radici delle piante di riso e fornire loro un flusso costante di azoto. Potrebbero farlo senza sprechi modulando la quantità di ammoniaca prodotta dai batteri. 

Il team suggerisce che, in futuro, i ricercatori potrebbero creare batteri appositamente per soddisfare le esigenze delle colture. Questo sviluppo ridurrebbe il deflusso di azoto e l'eutrofizzazione, un processo che si verifica quando i rifiuti chimici dal suolo si dilavano nei corpi idrici. 

Implicazioni dei servizi di ingegneria dei microbi

Implicazioni più ampie dei servizi di ingegneria microbica possono includere: 

• Aziende biofarmaceutiche che collaborano con aziende biotecnologiche per accelerare lo sviluppo e la sperimentazione di farmaci.
• Aziende del settore chimico affermate che diversificano le loro operazioni creando o investendo in startup di ingegneria microbica per creare microbi progettati per produrre composti chimici rari.
• Startup incentrate sullo sviluppo di materiali biomedici, come componenti più robusti, più flessibili e biodegradabili per l'elettronica.
• I progressi nell'editing genetico e nella tecnologia di sequenziamento si traducono in applicazioni più estese di componenti geneticamente modificati, come robot viventi in grado di autoripararsi.
• Maggiore collaborazione tra istituti di ricerca e biofarmaceutica per scoprire nuovi patogeni e vaccini.
• Diversi organoidi e prototipi di body-in-a-chip che possono essere utilizzati per studiare diverse malattie e terapie genetiche.

Domande da considerare

• In quale altro modo pensi che l'ingegneria dei microbi come servizio cambierà la ricerca medica?
• Quali sono le potenziali sfide dell'utilizzo di materiali geneticamente modificati?