Molekulas pēc pieprasījuma: viegli pieejamu molekulu katalogs

• Autors:
• Autors nosaukums

  Quantumrun Foresight
• Decembris 22, 2022

Ieskata kopsavilkums

Sintētiskā bioloģija ir jauna dzīvības zinātne, kas izmanto inženiertehniskos principus bioloģijā, lai radītu jaunas daļas un sistēmas. Zāļu atklāšanā sintētiskajai bioloģijai ir potenciāls radikāli mainīt medicīnisko ārstēšanu, radot molekulas pēc pieprasījuma. Šo molekulu ilgtermiņa ietekme varētu ietvert mākslīgā intelekta izmantošanu, lai paātrinātu radīšanas procesu, un biofarmācijas firmas, kas iegulda lielus ieguldījumus šajā jaunajā tirgū.

Molekulu konteksts pēc pieprasījuma

Metabolisma inženierija ļauj zinātniekiem izmantot inženierijas šūnas, lai radītu jaunas un ilgtspējīgas molekulas, piemēram, atjaunojamo biodegvielu vai zāles, kas novērš vēzi. Pateicoties daudzajām iespējām, ko piedāvā vielmaiņas inženierija, Pasaules ekonomikas forums 2016. gadā to uzskatīja par vienu no desmit labākajām jaunajām tehnoloģijām. Turklāt ir sagaidāms, ka industrializētā bioloģija palīdzēs attīstīt atjaunojamos bioproduktus un materiālus, uzlabot ražu un nodrošināt jaunas iespējas. biomedicīnas lietojumi.

Sintētiskās vai laboratorijas radītās bioloģijas galvenais mērķis ir izmantot inženiertehniskos principus, lai uzlabotu gēnu un vielmaiņas inženieriju. Sintētiskā bioloģija ietver arī ar vielmaiņu nesaistītus uzdevumus, piemēram, ģenētiskas modifikācijas, kas iznīcina malāriju nesošos odus vai inženierijas mikrobiomas, kas varētu aizstāt ķīmiskos mēslojumus. Šī disciplīna strauji aug, ko atbalsta augstas caurlaidības fenotipēšanas (ģenētiskā sastāva vai īpašību novērtēšanas process), DNS sekvencēšanas un sintēzes spēju paātrināšana un CRISPR iespējota ģenētiskā rediģēšana.

Šīm tehnoloģijām attīstoties, pieaug arī pētnieku iespējas pēc pieprasījuma radīt molekulas un mikrobus visu veidu pētījumiem. Jo īpaši mašīnmācība (ML) ir efektīvs rīks, kas var paātrināt sintētisko molekulu izveidi, prognozējot, kā izturēsies bioloģiskā sistēma. Izprotot eksperimentālo datu modeļus, ML var sniegt prognozes bez nepieciešamības intensīvi izprast, kā tas darbojas.

Traucējoša ietekme

Molekulām pēc pieprasījuma ir vislielākais potenciāls zāļu atklāšanā. Zāļu mērķis ir uz olbaltumvielām balstīta molekula, kurai ir nozīme slimības simptomu izraisīšanā. Zāles iedarbojas uz šīm molekulām, lai mainītu vai apturētu funkcijas, kas izraisa slimības simptomus. Lai atrastu iespējamās zāles, zinātnieki bieži izmanto apgriezto metodi, kas pēta zināmu reakciju, lai noteiktu, kuras molekulas ir iesaistītas šajā funkcijā. Šo paņēmienu sauc par mērķa dekonvolūciju. Lai precīzi noteiktu, kura molekula veic vēlamo funkciju, ir nepieciešami sarežģīti ķīmiski un mikrobioloģiski pētījumi.

Sintētiskā bioloģija zāļu atklāšanā ļauj zinātniekiem izstrādāt jaunus rīkus, lai izpētītu slimību mehānismus molekulārā līmenī. Viens veids, kā to izdarīt, ir izstrādāt sintētiskās shēmas, kas ir dzīvas sistēmas, kas var sniegt ieskatu par procesiem, kas notiek šūnu līmenī. Šīs sintētiskās bioloģijas pieejas zāļu atklāšanai, kas pazīstamas kā genoma ieguve, ir radījušas revolūciju medicīnā.

Piemērs uzņēmumam, kas nodrošina molekulas pēc pieprasījuma, ir Francijā bāzēta GreenPharma. Saskaņā ar uzņēmuma vietni Greenpharma rada ķīmiskas vielas farmācijas, kosmētikas, lauksaimniecības un smalkās ķīmiskās rūpniecības vajadzībām par pieņemamu cenu. Viņi ražo pielāgotas sintēzes molekulas gramu līdz miligramu līmenī. Firma nodrošina katram klientam ieceltu projektu vadītāju (Ph.D.) un regulārus atskaites intervālus. Vēl viens dzīvības zinātņu uzņēmums, kas piedāvā šo pakalpojumu, ir Kanādā bāzētais OTAVAChemicals, kurā ir 12 miljardu pieejamu molekulu kolekcija pēc pieprasījuma, pamatojoties uz trīsdesmit tūkstošiem bloku un 44 iekšējām reakcijām. 

Molekulu pēc pieprasījuma ietekme

Plašāka molekulu pēc pieprasījuma ietekme var ietvert: 

• Dzīvības zinātņu uzņēmums, kas iegulda mākslīgajā intelektā un ML, lai atklātu jaunas molekulas un ķīmiskos komponentus, ko pievienot savām datubāzēm.
• Vairāk uzņēmumu, kuriem ir vieglāk piekļūt molekulām, ir nepieciešams turpināt pētīt un izstrādāt produktus un rīkus. 
• Daži zinātnieki pieprasa noteikumus vai standartus, lai nodrošinātu, ka uzņēmumi neizmanto dažas molekulas nelegālai pētniecībai un attīstībai.
• Biopharma firmas iegulda lielus ieguldījumus savās pētniecības laboratorijās, lai nodrošinātu pēc pieprasījuma un mikrobu inženieriju kā pakalpojumu citiem biotehnoloģiju uzņēmumiem un pētniecības organizācijām.
• Sintētiskā bioloģija, kas ļauj izstrādāt dzīvos robotus un nanodaļiņas, kas var veikt operācijas un nodrošināt ģenētisko terapiju.
• Palielināta paļaušanās uz virtuālajiem ķīmisko piegāžu tirgiem, ļaujot uzņēmumiem ātri iegūt un iegūt noteiktas molekulas, uzlabojot to darbības efektivitāti un samazinot laiku līdz jaunu produktu nonākšanai tirgū.
• Valdības, kas ievieš politiku, lai pārvaldītu sintētiskās bioloģijas ētiskās sekas un drošības apsvērumus, jo īpaši saistībā ar dzīvo robotu un nanodaļiņu izstrādi medicīniskiem lietojumiem.
• Izglītības iestādes pārskata mācību programmas, lai iekļautu progresīvākas tēmas sintētiskajā bioloģijā un molekulārajās zinātnēs, sagatavojot nākamās paaudzes zinātniekus jauniem izaicinājumiem un iespējām šajās jomās.

Jautājumi, kas jāapsver

• Kādi ir citi iespējamie molekulu pēc pieprasījuma lietošanas gadījumi?
• Kā vēl šis pakalpojums var mainīt zinātnisko izpēti un attīstību?