On-demand molekyler: En katalog over lett tilgjengelige molekyler

BILDEKREDITT:
Bilde kreditt
iStock

On-demand molekyler: En katalog over lett tilgjengelige molekyler

On-demand molekyler: En katalog over lett tilgjengelige molekyler

Underoverskriftstekst
Biovitenskapsfirmaer bruker syntetisk biologi og genteknologiske fremskritt for å lage et hvilket som helst molekyl etter behov.
    • Forfatter:
    • forfatternavn
      Quantumrun Foresight
    • Desember 22, 2022

    Oppsummering av innsikt

    Syntetisk biologi er en voksende livsvitenskap som anvender ingeniørprinsipper på biologi for å skape nye deler og systemer. I legemiddeloppdagelse har syntetisk biologi potensialet til å revolusjonere medisinsk behandling ved å lage on-demand molekyler. De langsiktige implikasjonene av disse molekylene kan inkludere bruk av kunstig intelligens for å fremskynde etableringsprosessen og biofarmafirmaer som investerer tungt i dette fremvoksende markedet.

    On-demand molekyler kontekst

    Metabolisk teknikk lar forskere bruke konstruerte celler for å lage nye og bærekraftige molekyler, for eksempel fornybart biodrivstoff eller kreftforebyggende medisiner. Med de mange mulighetene som metabolsk teknikk gir, ble det ansett som en av "Top Ten Emerging Technologies" av World Economic Forum i 2016. I tillegg forventes industrialisert biologi å bidra til å utvikle fornybare bioprodukter og materialer, forbedre avlinger og muliggjøre nye biomedisinske applikasjoner.

    Syntetisk eller laboratorieskapt biologis primære mål er å bruke ingeniørprinsipper for å forbedre genetisk og metabolsk konstruksjon. Syntetisk biologi involverer også ikke-metabolske oppgaver, for eksempel genetiske modifikasjoner som eliminerer malariabærende mygg eller konstruerte mikrobiomer som potensielt kan erstatte kjemisk gjødsel. Denne disiplinen vokser raskt, støttet av fremskritt innen fenotyping med høy gjennomstrømning (prosessen med å vurdere genetisk sammensetning eller egenskaper), akselererende evner for DNA-sekvensering og syntese, og CRISPR-aktivert genetisk redigering.

    Etter hvert som disse teknologiene går videre, øker også forskernes evner til å lage on-demand molekyler og mikrober for all slags forskning. Spesielt er maskinlæring (ML) et effektivt verktøy som kan fremskynde dannelsen av syntetiske molekyler ved å forutsi hvordan et biologisk system vil oppføre seg. Ved å forstå mønstrene i eksperimentelle data, kan ML levere spådommer uten behov for en intensiv forståelse av hvordan det fungerer.

    Forstyrrende påvirkning

    On-demand molekyler viser det største potensialet i medikamentoppdagelse. Et medikamentmål er et proteinbasert molekyl som spiller en rolle i å forårsake sykdomssymptomer. Legemidler virker på disse molekylene for å endre eller stoppe funksjoner som fører til sykdomssymptomer. For å finne potensielle medisiner bruker forskere ofte den omvendte metoden, som studerer en kjent reaksjon for å finne ut hvilke molekyler som er involvert i den funksjonen. Denne teknikken kalles måldekonvolusjon. Det krever komplekse kjemiske og mikrobiologiske studier for å finne ut hvilket molekyl som utfører ønsket funksjon.

    Syntetisk biologi i legemiddeloppdagelse gjør det mulig for forskere å designe nye verktøy for å undersøke sykdomsmekanismer på et molekylært nivå. En måte å gjøre dette på er gjennom å designe syntetiske kretser, som er levende systemer som kan gi innsikt i hvilke prosesser som foregår på cellenivå. Disse syntetiske biologiske tilnærmingene til legemiddeloppdagelse, kjent som genomgruvedrift, har revolusjonert medisinen.

    Et eksempel på et selskap som leverer on-demand molekyler er Frankrike-baserte GreenPharma. I følge selskapets nettsted, lager Greenpharma kjemikalier for farmasøytisk, kosmetikk, landbruk og finkjemisk industri til en overkommelig pris. De produserer tilpassede syntesemolekyler på gram til milligram nivåer. Firmaet gir hver klient en utpekt prosjektleder (Ph.D.) og regelmessige rapporteringsintervaller. Et annet biovitenskapsfirma som tilbyr denne tjenesten er Canada-baserte OTAVAChemicals, som har en samling av 12 milliarder tilgjengelige on-demand-molekyler basert på tretti-tusen byggesteiner og 44 interne reaksjoner. 

    Implikasjoner av on-demand molekyler

    Større implikasjoner av on-demand molekyler kan omfatte: 

    • Biovitenskapsfirma som investerer i kunstig intelligens og ML for å avdekke nye molekyler og kjemiske komponenter for å legge til databasene deres.
    • Flere bedrifter som har lettere tilgang til molekyler trengte å utforske videre og utvikle produkter og verktøy. 
    • Noen forskere ber om forskrifter eller standarder for å sikre at firmaer ikke bruker noen molekyler til ulovlig forskning og utvikling.
    • Biopharma-firmaer investerer tungt i forskningslaboratoriene sine for å muliggjøre on-demand og mikrobeingeniør som en tjeneste for andre bioteknologifirmaer og forskningsorganisasjoner.
    • Syntetisk biologi som muliggjør utvikling av levende roboter og nanopartikler som kan utføre operasjoner og levere genetiske terapier.
    • Økt avhengighet av virtuelle markedsplasser for kjemiske forsyninger, noe som gjør det mulig for bedrifter å raskt skaffe og skaffe spesifikke molekyler, forbedre deres operasjonelle effektivitet og redusere tid til marked for nye produkter.
    • Regjeringer vedtar retningslinjer for å håndtere de etiske implikasjonene og sikkerhetshensynene til syntetisk biologi, spesielt i sammenheng med utvikling av levende roboter og nanopartikler for medisinske applikasjoner.
    • Utdanningsinstitusjoner reviderer læreplaner for å inkludere mer avanserte emner innen syntetisk biologi og molekylærvitenskap, og forbereder neste generasjon av forskere på nye utfordringer og muligheter på disse feltene.

    Spørsmål å vurdere

    • Hva er noen andre potensielle brukstilfeller av on-demand molekyler?
    • Hvordan kan denne tjenesten ellers endre vitenskapelig forskning og utvikling?

    Innsiktsreferanser

    Følgende populære og institusjonelle lenker ble referert for denne innsikten: