მოთხოვნის მოლეკულები: ხელმისაწვდომი მოლეკულების კატალოგი

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• დეკემბერი 22, 2022

Insight რეზიუმე

სინთეზური ბიოლოგია არის განვითარებადი სიცოცხლის მეცნიერება, რომელიც იყენებს საინჟინრო პრინციპებს ბიოლოგიაში ახალი ნაწილებისა და სისტემების შესაქმნელად. წამლების აღმოჩენისას, სინთეზურ ბიოლოგიას აქვს პოტენციალი, მოახდინოს რევოლუცია სამედიცინო მკურნალობაში მოთხოვნილ მოლეკულების შექმნით. ამ მოლეკულების გრძელვადიანი შედეგები შეიძლება მოიცავდეს ხელოვნური ინტელექტის გამოყენებას შექმნის პროცესის დაჩქარების მიზნით და ბიოფარმა ფირმების დიდ ინვესტირებას ამ განვითარებად ბაზარზე.

მოთხოვნის მოლეკულების კონტექსტი

მეტაბოლური ინჟინერია მეცნიერებს საშუალებას აძლევს გამოიყენონ ინჟინერირებული უჯრედები ახალი და მდგრადი მოლეკულების შესაქმნელად, როგორიცაა განახლებადი ბიოსაწვავი ან კიბოს პრევენციული მედიკამენტები. მრავალი შესაძლებლობით, რომელსაც მეტაბოლური ინჟინერია გვთავაზობს, იგი 2016 წლის მსოფლიო ეკონომიკური ფორუმის მიერ იქნა მიჩნეული „ტოპ ათ განვითარებად ტექნოლოგიებში“. გარდა ამისა, ინდუსტრიული ბიოლოგია ხელს შეუწყობს განახლებადი ბიოპროდუქტებისა და მასალების განვითარებას, კულტურების გაუმჯობესებას და ახლის საშუალებას. ბიოსამედიცინო აპლიკაციები.

სინთეზური ან ლაბორატორიულად შექმნილი ბიოლოგიის მთავარი მიზანია გამოიყენოს საინჟინრო პრინციპები გენეტიკური და მეტაბოლური ინჟინერიის გასაუმჯობესებლად. სინთეზური ბიოლოგია ასევე მოიცავს არამეტაბოლურ ამოცანებს, როგორიცაა გენეტიკური მოდიფიკაციები, რომლებიც აღმოფხვრის მალარიის მატარებელ კოღოებს ან ინჟინერიულ მიკრობიომებს, რომლებსაც შეუძლიათ ქიმიური სასუქების შეცვლა. ეს დისციპლინა სწრაფად იზრდება, რასაც მხარს უჭერს მიღწევები მაღალი წარმადობის ფენოტიპში (გენეტიკური შემადგენლობის ან თვისებების შეფასების პროცესი), დნმ-ის თანმიმდევრობის და სინთეზის შესაძლებლობების დაჩქარება და CRISPR-ით ჩართული გენეტიკური რედაქტირება.

ამ ტექნოლოგიების წინსვლასთან ერთად იზრდება მკვლევართა შესაძლებლობები, შექმნან მოთხოვნილი მოლეკულები და მიკრობები ყველა სახის კვლევისთვის. კერძოდ, მანქანათმცოდნეობა (ML) არის ეფექტური ინსტრუმენტი, რომელსაც შეუძლია სწრაფად აკონტროლოს სინთეზური მოლეკულების შექმნა ბიოლოგიური სისტემის ქცევის პროგნოზით. ექსპერიმენტულ მონაცემებში შაბლონების გააზრებით, ML-ს შეუძლია მიაწოდოს პროგნოზები მისი მუშაობის ინტენსიური გაგების საჭიროების გარეშე.

დამრღვევი გავლენა

მოთხოვნილ მოლეკულებს ყველაზე მეტი პოტენციალი აქვთ წამლის აღმოჩენაში. წამლის სამიზნე არის ცილაზე დაფუძნებული მოლეკულა, რომელიც როლს ასრულებს დაავადების სიმპტომების გამომწვევში. წამლები მოქმედებენ ამ მოლეკულებზე, რათა შეცვალონ ან შეაჩერონ ფუნქციები, რომლებიც იწვევს დაავადების სიმპტომებს. პოტენციური წამლების მოსაძებნად, მეცნიერები ხშირად იყენებენ საპირისპირო მეთოდს, რომელიც სწავლობს ცნობილ რეაქციას, რათა დადგინდეს, რომელი მოლეკულები მონაწილეობენ ამ ფუნქციაში. ამ ტექნიკას ეწოდება სამიზნე დეკონვოლუცია. ის მოითხოვს კომპლექსურ ქიმიურ და მიკრობიოლოგიურ კვლევებს იმის დასადგენად, თუ რომელი მოლეკულა ასრულებს სასურველ ფუნქციას.

სინთეზური ბიოლოგია წამლების აღმოჩენაში მეცნიერებს საშუალებას აძლევს შეიმუშაონ ახალი ინსტრუმენტები დაავადების მექანიზმების მოლეკულურ დონეზე გამოსაკვლევად. ამის გაკეთების ერთ-ერთი გზაა სინთეზური სქემების დაპროექტება, რომლებიც ცოცხალი სისტემებია, რომლებსაც შეუძლიათ წარმოაჩინონ რა პროცესები მიმდინარეობს ფიჭურ დონეზე. ნარკოტიკების აღმოჩენის ამ სინთეზურმა ბიოლოგიურმა მიდგომებმა, რომელიც ცნობილია როგორც გენომის მოპოვება, მოახდინა რევოლუცია მედიცინაში.

კომპანიის მაგალითი, რომელიც უზრუნველყოფს მოთხოვნის მოლეკულებს, არის საფრანგეთში დაფუძნებული GreenPharma. კომპანიის საიტის მიხედვით, Greenpharma ქმნის ქიმიურ საშუალებებს ფარმაცევტული, კოსმეტიკური, სოფლის მეურნეობისა და მშვენიერი ქიმიური მრეწველობისთვის ხელმისაწვდომ ფასად. ისინი აწარმოებენ საბაჟო სინთეზის მოლეკულებს გრამიდან მილიგრამამდე დონეზე. ფირმა თითოეულ კლიენტს აძლევს დანიშნულ პროექტის მენეჯერს (Ph.D.) და რეგულარულ ანგარიშგების ინტერვალებს. სიცოცხლის მეცნიერების კიდევ ერთი ფირმა, რომელიც გთავაზობთ ამ სერვისს, არის კანადაში დაფუძნებული OTAVAChemicals, რომელსაც აქვს 12 მილიარდი ხელმისაწვდომი მოლეკულის კოლექცია, რომელიც დაფუძნებულია ოცდაათი ათას სამშენებლო ბლოკზე და 44 შიდა რეაქციაზე. 

მოთხოვნის მოლეკულების გავლენა

მოთხოვნის მოლეკულების უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს: 

• სიცოცხლის მეცნიერების ფირმა ინვესტიციას ახორციელებს ხელოვნურ ინტელექტში და ML-ში, რათა აღმოაჩინოს ახალი მოლეკულები და ქიმიური კომპონენტები, რათა დაემატოს მათ მონაცემთა ბაზებს.
• უფრო მეტ კომპანიებს, რომლებსაც აქვთ უფრო ადვილი წვდომა მოლეკულებზე, საჭიროა შემდგომი შესწავლა და პროდუქტებისა და ინსტრუმენტების განვითარება. 
• ზოგიერთი მეცნიერი ითხოვს რეგულაციებს ან სტანდარტებს იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ფირმები არ იყენებენ ზოგიერთ მოლეკულას უკანონო კვლევისა და განვითარებისთვის.
• ბიოფარმა ფირმები დიდ ინვესტიციას ახორციელებენ თავიანთ კვლევით ლაბორატორიებში, რათა უზრუნველყონ მოთხოვნისა და მიკრობების ინჟინერია, როგორც სერვისი სხვა ბიოტექნოლოგიური ფირმებისთვის და კვლევითი ორგანიზაციებისთვის.
• სინთეზური ბიოლოგია, რომელიც საშუალებას აძლევს შექმნას ცოცხალი რობოტები და ნანონაწილაკები, რომლებსაც შეუძლიათ ოპერაციების ჩატარება და გენეტიკური თერაპიის ჩატარება.
• ქიმიური მარაგების ვირტუალურ ბაზრებზე გაზრდილი დამოკიდებულება, რაც საშუალებას აძლევს ბიზნესს სწრაფად მოიპოვოს და მოიპოვოს კონკრეტული მოლეკულები, გაზარდოს მათი ოპერატიული ეფექტურობა და შეამციროს ახალი პროდუქტების ბაზარზე გასვლის დრო.
• მთავრობები ახორციელებენ პოლიტიკას სინთეზური ბიოლოგიის ეთიკური შედეგებისა და უსაფრთხოების პრობლემების მართვისთვის, განსაკუთრებით სამედიცინო აპლიკაციებისთვის ცოცხალი რობოტებისა და ნანონაწილაკების შემუშავების კონტექსტში.
• საგანმანათლებლო დაწესებულებები გადახედავენ სასწავლო გეგმებს, რათა შეიცავდეს უფრო მოწინავე თემებს სინთეზურ ბიოლოგიასა და მოლეკულურ მეცნიერებებში, ამზადებენ მეცნიერთა მომავალ თაობას ამ სფეროებში გაჩენილი გამოწვევებისთვის და შესაძლებლობებისთვის.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• რა არის მოთხოვნილ მოლეკულების სხვა პოტენციური გამოყენების შემთხვევები?
• სხვაგვარად როგორ შეიძლება ამ სერვისმა შეცვალოს სამეცნიერო კვლევა და განვითარება?