Квантумран

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ:

Istock

Молекулы по запросу: каталог легкодоступных молекул

Фирмы медико-биологических наук используют достижения синтетической биологии и генной инженерии для создания любой молекулы по мере необходимости.

Автор:
Имя автора
Квантумран Форсайт
22 декабря 2022

Сводка статистики

Синтетическая биология — это развивающаяся наука о жизни, которая применяет инженерные принципы к биологии для создания новых частей и систем. В области открытия лекарств синтетическая биология может произвести революцию в лечении, создавая молекулы по требованию. Долгосрочные последствия этих молекул могут включать использование искусственного интеллекта для ускорения процесса создания и крупные инвестиции биофармацевтических компаний в этот развивающийся рынок.

Контекст молекул по требованию

Метаболическая инженерия позволяет ученым использовать модифицированные клетки для создания новых и устойчивых молекул, таких как возобновляемое биотопливо или лекарства для предотвращения рака. Благодаря множеству возможностей, которые предлагает метаболическая инженерия, она была признана Всемирным экономическим форумом в 2016 году одной из «Десяти новых технологий». Кроме того, ожидается, что промышленная биология поможет разработать возобновляемые биопродукты и материалы, улучшить урожай и создать новые биомедицинские приложения.

Основная цель синтетической или созданной в лаборатории биологии - использовать инженерные принципы для улучшения генетической и метаболической инженерии. Синтетическая биология также включает в себя неметаболические задачи, такие как генетические модификации, которые устраняют малярийных комаров, или инженерные микробиомы, которые потенциально могут заменить химические удобрения. Эта дисциплина быстро развивается благодаря достижениям в области высокопроизводительного фенотипирования (процесс оценки генетического состава или признаков), ускорения секвенирования и синтеза ДНК, а также генетического редактирования с поддержкой CRISPR.

По мере развития этих технологий расширяются и возможности исследователей по созданию молекул и микробов по запросу для всех видов исследований. В частности, машинное обучение (МО) является эффективным инструментом, который может ускорить создание синтетических молекул, предсказывая поведение биологической системы. Понимая закономерности в экспериментальных данных, машинное обучение может давать прогнозы без необходимости глубокого понимания того, как оно работает.

Разрушительное воздействие

Молекулы по требованию демонстрируют наибольший потенциал в открытии лекарств. Лекарственная мишень представляет собой молекулу на основе белка, которая играет роль в возникновении симптомов заболевания. Лекарства воздействуют на эти молекулы, чтобы изменить или остановить функции, которые приводят к симптомам болезни. Чтобы найти потенциальные лекарства, ученые часто используют обратный метод, который изучает известную реакцию, чтобы определить, какие молекулы участвуют в этой функции. Этот метод называется целевой деконволюцией. Требуются сложные химические и микробиологические исследования, чтобы точно определить, какая молекула выполняет желаемую функцию.

Синтетическая биология в разработке лекарств позволяет ученым разрабатывать новые инструменты для исследования механизмов болезней на молекулярном уровне. Один из способов сделать это — разработать синтетические цепи, представляющие собой живые системы, которые могут дать представление о том, какие процессы происходят на клеточном уровне. Эти синтетические биологические подходы к открытию лекарств, известные как анализ генома, произвели революцию в медицине.

Примером компании, поставляющей молекулы по запросу, является французская GreenPharma. Согласно сайту компании, Greenpharma создает химикаты для фармацевтической, косметической, сельскохозяйственной и тонкой химической промышленности по доступной цене. Они производят специальные молекулы синтеза на уровне от грамма до миллиграмма. Фирма предоставляет каждому клиенту назначенного менеджера проекта (доктор философии) и регулярные интервалы отчетности. Еще одна медико-биологическая фирма, предлагающая эту услугу, — канадская компания OTAVAChemicals, имеющая коллекцию из 12 миллиардов доступных по запросу молекул, основанных на тридцати тысячах строительных блоков и 44 собственных реакциях.

Последствия молекул по требованию

Более широкие последствия молекул по требованию могут включать:

Фирма, занимающаяся медико-биологическими науками, инвестирует в искусственный интеллект и машинное обучение, чтобы открывать новые молекулы и химические компоненты для добавления в свои базы данных.
Все больше компаний, имеющих более легкий доступ к молекулам, нуждаются в дальнейшем изучении и разработке продуктов и инструментов.
Некоторые ученые призывают к принятию правил или стандартов, гарантирующих, что фирмы не используют некоторые молекулы для незаконных исследований и разработок.
Биофармацевтические фирмы вкладывают значительные средства в свои исследовательские лаборатории, чтобы обеспечить разработку микробов по запросу в качестве услуги для других биотехнологических фирм и исследовательских организаций.
Синтетическая биология позволяет разрабатывать живых роботов и наночастицы, которые могут выполнять операции и проводить генетическую терапию.
Растущая зависимость от виртуальных рынков поставок химикатов, что позволяет предприятиям быстро находить и получать определенные молекулы, повышая их операционную эффективность и сокращая время вывода на рынок новых продуктов.
Правительства принимают политику по управлению этическими последствиями и проблемами безопасности синтетической биологии, особенно в контексте разработки живых роботов и наночастиц для медицинских применений.
Образовательные учреждения пересматривают учебные программы, включив в них более сложные темы синтетической биологии и молекулярных наук, готовя следующее поколение ученых к возникающим проблемам и возможностям в этих областях.