Molekulės pagal poreikį: lengvai prieinamų molekulių katalogas

• Autorius:
• autoriaus vardas

  Quantumrun Foresight
• Gruodis 22, 2022

Įžvalgos santrauka

Sintetinė biologija yra besiformuojantis gyvybės mokslas, kuris taiko biologijos inžinerijos principus, kad sukurtų naujas dalis ir sistemas. Narkotikų atradimo srityje sintetinė biologija gali pakeisti medicininį gydymą kurdama pagal poreikį reikalingas molekules. Ilgalaikės šių molekulių pasekmės gali apimti dirbtinio intelekto naudojimą siekiant pagreitinti kūrimo procesą ir biofarmacijos įmones, daug investuojančias į šią besivystančią rinką.

Užsakomųjų molekulių kontekstas

Metabolizmo inžinerija leidžia mokslininkams naudoti inžinerines ląsteles, kad sukurtų naujas ir tvarias molekules, tokias kaip atsinaujinantis biokuras ar vėžio prevencijos vaistai. Turėdamas daugybę medžiagų apykaitos inžinerijos teikiamų galimybių, 2016 m. Pasaulio ekonomikos forumas paskyrė jį viena iš dešimties geriausių naujų technologijų. Be to, tikimasi, kad industrializuota biologija padės kurti atsinaujinančius bioproduktus ir medžiagas, pagerinti pasėlius ir sudaryti sąlygas naujoms technologijoms. biomedicinos taikymas.

Sintetinės arba laboratorijoje sukurtos biologijos pagrindinis tikslas yra naudoti inžinerinius principus siekiant pagerinti genų ir medžiagų apykaitos inžineriją. Sintetinė biologija taip pat apima nemetabolines užduotis, tokias kaip genetinės modifikacijos, kurios pašalina maliariją nešiojančius uodus arba inžinerinius mikrobiomus, kurie galėtų pakeisti chemines trąšas. Ši disciplina sparčiai auga, ją palaiko didelio našumo fenotipų nustatymo (genetinės sandaros ar savybių vertinimo procesas), spartėjančios DNR sekos nustatymo ir sintezės galimybės bei CRISPR įgalintas genetinis redagavimas.

Tobulėjant šioms technologijoms, didėja ir tyrėjų galimybės pagal poreikį sukurti molekules ir mikrobus visų rūšių tyrimams. Visų pirma, mašininis mokymasis (ML) yra veiksminga priemonė, galinti paspartinti sintetinių molekulių kūrimą, numatant, kaip elgsis biologinė sistema. Suprasdama eksperimentinių duomenų modelius, ML gali pateikti prognozes ir nereikia intensyviai suprasti, kaip tai veikia.

Trikdantis poveikis

Molekulės pagal poreikį turi didžiausią potencialą atrasti vaistus. Vaisto taikinys yra baltymų pagrindu pagaminta molekulė, kuri atlieka svarbų vaidmenį sukeliant ligos simptomus. Narkotikai veikia šias molekules, kad pakeistų arba sustabdytų funkcijas, kurios sukelia ligos simptomus. Norėdami rasti galimų vaistų, mokslininkai dažnai naudoja atvirkštinį metodą, kuris tiria žinomą reakciją, kad nustatytų, kurios molekulės dalyvauja šioje funkcijoje. Ši technika vadinama tiksline dekonvoliucija. Norint tiksliai nustatyti, kuri molekulė atlieka norimą funkciją, reikalingi sudėtingi cheminiai ir mikrobiologiniai tyrimai.

Sintetinė biologija vaistų atradimo srityje leidžia mokslininkams sukurti naujus įrankius ligų mechanizmams tirti molekuliniu lygmeniu. Vienas iš būdų tai padaryti yra sukurti sintetines grandines, kurios yra gyvos sistemos, galinčios padėti suprasti, kokie procesai vyksta ląstelių lygiu. Šie sintetinės biologijos metodai narkotikų atradimui, žinomi kaip genomo kasyba, padarė revoliuciją medicinoje.

Įmonės, teikiančios molekules pagal pareikalavimą, pavyzdys yra Prancūzijoje įsikūrusi GreenPharma. Remiantis įmonės svetaine, Greenpharma kuria chemikalus farmacijos, kosmetikos, žemės ūkio ir smulkiosios chemijos pramonei už prieinamą kainą. Jie gamina pasirinktines sintezės molekules nuo gramų iki miligramų. Kiekvienam klientui įmonė suteikia paskirtą projekto vadovą (Ph.D.) ir reguliariai teikia ataskaitas. Kita gyvybės mokslų įmonė, siūlanti šią paslaugą, yra Kanadoje įsikūrusi OTAVAChemicals, kuri turi 12 milijardų prieinamų pagal poreikį molekulių, pagrįstų trisdešimt tūkstančių statybinių blokų ir 44 vidinėmis reakcijomis. 

Užsakomųjų molekulių pasekmės

Platesnės užsakomųjų molekulių reikšmės gali apimti: 

• Gyvosios gamtos mokslų įmonė, investuojanti į dirbtinį intelektą ir ML, siekdama atrasti naujas molekules ir cheminius komponentus, kuriuos galima įtraukti į savo duomenų bazes.
• Daugiau įmonių, turinčių lengvesnę prieigą prie molekulių, reikėjo toliau tirti ir kurti produktus bei įrankius. 
• Kai kurie mokslininkai reikalauja reglamentų ar standartų, siekiant užtikrinti, kad įmonės nenaudotų kai kurių molekulių neteisėtiems tyrimams ir plėtrai.
• „Biopharma“ įmonės daug investuoja į savo tyrimų laboratorijas, kad pagal poreikį ir mikrobų inžinerija būtų teikiama kitoms biotechnologijų įmonėms ir mokslinių tyrimų organizacijoms.
• Sintetinė biologija, leidžianti sukurti gyvus robotus ir nanodaleles, galinčias atlikti operacijas ir genetinę terapiją.
• Didesnis pasitikėjimas virtualiomis cheminių medžiagų prekyvietėmis, leidžiančiomis įmonėms greitai įsigyti ir gauti konkrečias molekules, padidinti jų veiklos efektyvumą ir sutrumpinti naujų produktų pateikimo į rinką laiką.
• Vyriausybės, įgyvendinančios politiką, skirtą sintetinės biologijos etinėms pasekmėms ir saugos problemoms valdyti, ypač kuriant gyvus robotus ir nanodaleles medicinos reikmėms.
• Švietimo institucijos persvarsto mokymo programas, įtraukdamos pažangesnes sintetinės biologijos ir molekulinių mokslų temas, rengdamos naujos kartos mokslininkus kylantiems iššūkiams ir galimybėms šiose srityse.

Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti

• Kokie yra kiti galimi užsakomųjų molekulių naudojimo atvejai?
• Kaip ši paslauga dar gali pakeisti mokslinius tyrimus ir plėtrą?