On-demand moleculen: een catalogus van direct verkrijgbare moleculen

BEELDKREDIET:
Image credit
iStock

On-demand moleculen: een catalogus van direct verkrijgbare moleculen

On-demand moleculen: een catalogus van direct verkrijgbare moleculen

Onderkoptekst
Life sciences-bedrijven maken gebruik van synthetische biologie en ontwikkelingen op het gebied van genetische manipulatie om elk molecuul naar behoefte te creëren.
    • Auteur:
    • auteursnaam
      Quantumrun-prognose
    • 22 december 2022

    Samenvatting inzicht

    Synthetische biologie is een opkomende levenswetenschap die technische principes toepast op de biologie om nieuwe onderdelen en systemen te creëren. Bij de ontdekking van geneesmiddelen heeft synthetische biologie het potentieel om een ​​revolutie in de medische behandeling teweeg te brengen door on-demand moleculen te creëren. De langetermijngevolgen van deze moleculen zouden het gebruik van kunstmatige intelligentie kunnen zijn om het creatieproces te versnellen en biofarmaceutische bedrijven die zwaar in deze opkomende markt investeren.

    On-demand moleculen context

    Metabolische engineering stelt wetenschappers in staat om gemanipuleerde cellen te gebruiken om nieuwe en duurzame moleculen te creëren, zoals hernieuwbare biobrandstoffen of kankerbestrijdende medicijnen. Met de vele mogelijkheden die metabolische engineering biedt, werd het door het World Economic Forum in 2016 beschouwd als een van de "Top tien opkomende technologieën". Bovendien wordt verwacht dat geïndustrialiseerde biologie zal helpen bij het ontwikkelen van hernieuwbare bioproducten en materialen, het verbeteren van gewassen en biomedische toepassingen.

    Het primaire doel van synthetische of in het laboratorium gecreëerde biologie is om technische principes te gebruiken om genetische en metabolische manipulatie te verbeteren. Synthetische biologie omvat ook niet-metabolische taken, zoals genetische modificaties die malaria-dragende muggen elimineren of gemanipuleerde microbiomen die mogelijk kunstmest kunnen vervangen. Deze discipline groeit snel, ondersteund door vorderingen op het gebied van high-throughput fenotypering (het proces van het beoordelen van genetische make-up of eigenschappen), het versnellen van DNA-sequencing en -synthesemogelijkheden, en CRISPR-ondersteunde genetische bewerking.

    Naarmate deze technologieën vorderen, nemen ook de mogelijkheden van onderzoekers toe om on-demand moleculen en microben te creëren voor allerlei soorten onderzoek. Met name machine learning (ML) is een effectief hulpmiddel dat de creatie van synthetische moleculen kan versnellen door te voorspellen hoe een biologisch systeem zich zal gedragen. Door de patronen in experimentele gegevens te begrijpen, kan ML voorspellingen doen zonder dat een intensief begrip van hoe het werkt nodig is.

    Disruptieve impact

    On-demand-moleculen vertonen het meeste potentieel bij het ontdekken van geneesmiddelen. Een medicijndoelwit is een op eiwit gebaseerd molecuul dat een rol speelt bij het veroorzaken van ziektesymptomen. Geneesmiddelen werken op deze moleculen om functies die tot ziektesymptomen leiden te veranderen of te stoppen. Om potentiële medicijnen te vinden, gebruiken wetenschappers vaak de omgekeerde methode, die een bekende reactie bestudeert om te bepalen welke moleculen bij die functie betrokken zijn. Deze techniek wordt doeldeconvolutie genoemd. Het vereist complexe chemische en microbiologische studies om vast te stellen welk molecuul de gewenste functie vervult.

    Synthetische biologie bij het ontdekken van geneesmiddelen stelt wetenschappers in staat nieuwe hulpmiddelen te ontwerpen om ziektemechanismen op moleculair niveau te onderzoeken. Een manier om dit te doen is door synthetische circuits te ontwerpen, dit zijn levende systemen die inzicht kunnen geven in welke processen er op cellulair niveau plaatsvinden. Deze benaderingen van synthetische biologie voor het ontdekken van geneesmiddelen, bekend als genoommining, hebben een revolutie teweeggebracht in de geneeskunde.

    Een voorbeeld van een bedrijf dat on-demand moleculen levert, is het in Frankrijk gevestigde GreenPharma. Volgens de bedrijfssite maakt Greenpharma chemicaliën voor de farmaceutische, cosmetische, agrarische en fijnchemische industrie tegen een betaalbare prijs. Ze produceren aangepaste synthesemoleculen op gram- tot milligramniveaus. Het bedrijf voorziet elke klant van een aangewezen projectmanager (Ph.D.) en regelmatige rapportage-intervallen. Een ander life sciences-bedrijf dat deze dienst aanbiedt, is het in Canada gevestigde OTAVAChemicals, dat een verzameling heeft van 12 miljard on-demand beschikbare moleculen op basis van 44 bouwstenen en XNUMX interne reacties. 

    Implicaties van on-demand moleculen

    Bredere implicaties van on-demand moleculen kunnen zijn: 

    • Life sciences-bedrijf dat investeert in kunstmatige intelligentie en ML om nieuwe moleculen en chemische componenten te ontdekken die aan hun databases kunnen worden toegevoegd.
    • Meer bedrijven hebben gemakkelijker toegang tot moleculen die nodig zijn om producten en tools verder te verkennen en te ontwikkelen. 
    • Sommige wetenschappers pleiten voor regelgeving of normen om ervoor te zorgen dat bedrijven sommige moleculen niet gebruiken voor illegaal onderzoek en ontwikkeling.
    • Biofarmaceutische bedrijven investeren zwaar in hun onderzoekslaboratoria om on-demand en microbe engineering mogelijk te maken als service voor andere biotechbedrijven en onderzoeksorganisaties.
    • Synthetische biologie maakt de ontwikkeling mogelijk van levende robots en nanodeeltjes die operaties kunnen uitvoeren en genetische therapieën kunnen leveren.
    • Grotere afhankelijkheid van virtuele marktplaatsen voor chemische voorraden, waardoor bedrijven snel specifieke moleculen kunnen verkrijgen en verkrijgen, waardoor hun operationele efficiëntie wordt verbeterd en de time-to-market voor nieuwe producten wordt verkort.
    • Regeringen die beleid vaststellen om de ethische implicaties en veiligheidsproblemen van synthetische biologie te beheersen, vooral in de context van de ontwikkeling van levende robots en nanodeeltjes voor medische toepassingen.
    • Onderwijsinstellingen die de curricula herzien om meer geavanceerde onderwerpen in de synthetische biologie en moleculaire wetenschappen op te nemen, en de volgende generatie wetenschappers voorbereiden op nieuwe uitdagingen en kansen op deze gebieden.

    Vragen om te overwegen

    • Wat zijn enkele andere mogelijke use-cases van on-demand moleculen?
    • Hoe anders kan deze dienst wetenschappelijk onderzoek en ontwikkeling veranderen?

    Insight-referenties

    Voor dit inzicht werd verwezen naar de volgende populaire en institutionele links: