Molekulat sipas kërkesës: Një katalog i molekulave lehtësisht të disponueshme

• Author:
• Emri i autorit

  Parashikimi Kuantumrun
• Dhjetor 22, 2022

Përmbledhje e pasqyrës

Biologjia sintetike është një shkencë në zhvillim e jetës që zbaton parimet inxhinierike në biologji për të krijuar pjesë dhe sisteme të reja. Në zbulimin e ilaçeve, biologjia sintetike ka potencialin të revolucionarizojë trajtimin mjekësor duke krijuar molekula sipas kërkesës. Implikimet afatgjata të këtyre molekulave mund të përfshijnë përdorimin e inteligjencës artificiale për të përshpejtuar procesin e krijimit dhe firmat biofarme që investojnë shumë në këtë treg në zhvillim.

Konteksti i molekulave sipas kërkesës

Inxhinieria metabolike i lejon shkencëtarët të përdorin qelizat e inxhinieruara për të krijuar molekula të reja dhe të qëndrueshme, të tilla si biokarburantet e rinovueshme ose ilaçet që parandalojnë kancerin. Me shumë mundësi që ofron inxhinieria metabolike, ajo u konsiderua si një nga "Dhjetë teknologjitë më të mira në zhvillim" nga Forumi Ekonomik Botëror në vitin 2016. Përveç kësaj, biologjia e industrializuar pritet të ndihmojë në zhvillimin e bioprodukteve dhe materialeve të rinovueshme, përmirësimin e të korrave dhe të mundësojë të reja aplikimet biomjekësore.

Qëllimi kryesor i biologjisë sintetike ose të krijuar në laborator është të përdorë parimet inxhinierike për të përmirësuar inxhinierinë gjenetike dhe metabolike. Biologjia sintetike përfshin gjithashtu detyra jo metabolike, të tilla si modifikimet gjenetike që eliminojnë mushkonjat që mbartin malarinë ose mikrobiomet e krijuara që mund të zëvendësojnë potencialisht plehrat kimikë. Kjo disiplinë po rritet me shpejtësi, e mbështetur nga përparimet në fenotipizimin me performancë të lartë (procesi i vlerësimit të përbërjes ose tipareve gjenetike), përshpejtimi i aftësive të renditjes dhe sintezës së ADN-së dhe redaktimi gjenetik i mundësuar nga CRISPR.

Me përparimin e këtyre teknologjive, rriten edhe aftësitë e studiuesve për të krijuar molekula dhe mikrobe sipas kërkesës për të gjitha llojet e kërkimeve. Në veçanti, mësimi i makinerive (ML) është një mjet efektiv që mund të përshpejtojë krijimin e molekulave sintetike duke parashikuar se si do të sillet një sistem biologjik. Duke kuptuar modelet në të dhënat eksperimentale, ML mund të ofrojë parashikime pa pasur nevojë për një kuptim intensiv se si funksionon.

Ndikim shkatërrues

Molekulat sipas kërkesës shfaqin potencialin më të madh në zbulimin e barnave. Një objektiv i drogës është një molekulë e bazuar në proteina që luan një rol në shkaktimin e simptomave të sëmundjes. Ilaçet veprojnë në këto molekula për të ndryshuar ose ndaluar funksionet që çojnë në simptoma të sëmundjes. Për të gjetur ilaçe të mundshme, shkencëtarët shpesh përdorin metodën e kundërt, e cila studion një reagim të njohur për të përcaktuar se cilat molekula janë të përfshira në atë funksion. Kjo teknikë quhet dekonvolucioni i objektivit. Kërkon studime komplekse kimike dhe mikrobiologjike për të përcaktuar se cila molekulë kryen funksionin e dëshiruar.

Biologjia sintetike në zbulimin e ilaçeve u mundëson shkencëtarëve të hartojnë mjete të reja për të hetuar mekanizmat e sëmundjes në një nivel molekular. Një mënyrë për ta bërë këtë është përmes projektimit të qarqeve sintetike, të cilat janë sisteme të gjalla që mund të ofrojnë njohuri se cilat procese po ndodhin në nivelin qelizor. Këto qasje të biologjisë sintetike ndaj zbulimit të barnave, të njohura si minierat e gjenomit, kanë revolucionarizuar mjekësinë.

Një shembull i një kompanie që ofron molekula sipas kërkesës është GreenPharma me bazë në Francë. Sipas faqes së kompanisë, Greenpharma krijon kimikate për industritë farmaceutike, kozmetike, bujqësore dhe kimike të shkëlqyera me një çmim të përballueshëm. Ata prodhojnë molekula të sintezës me porosi në nivele gram në miligram. Firma i siguron çdo klienti një menaxher të caktuar projekti (Ph.D.) dhe intervale të rregullta raportimi. Një tjetër firmë e shkencave të jetës që ofron këtë shërbim është OTAVAChemicals me bazë në Kanada, e cila ka një koleksion prej 12 miliardë molekulash të aksesueshme sipas kërkesës bazuar në tridhjetë mijë blloqe ndërtimi dhe 44 reagime të brendshme. 

Implikimet e molekulave sipas kërkesës

Implikimet më të gjera të molekulave sipas kërkesës mund të përfshijnë: 

• Firma e shkencave të jetës investon në inteligjencën artificiale dhe ML për të zbuluar molekula të reja dhe përbërës kimikë për t'i shtuar në bazat e të dhënave të tyre.
• Më shumë kompani që kanë akses më të lehtë në molekula, duhet të eksplorojnë më tej dhe të zhvillojnë produkte dhe mjete. 
• Disa shkencëtarë kërkojnë rregullore ose standarde për të siguruar që firmat të mos përdorin disa molekula për kërkime dhe zhvillim të paligjshëm.
• Firmat Biopharma po investojnë shumë në laboratorët e tyre të kërkimit për të mundësuar inxhinierinë sipas kërkesës dhe mikrobet si një shërbim për firmat e tjera bioteknike dhe organizatat kërkimore.
• Biologjia sintetike që lejon zhvillimin e robotëve të gjallë dhe nanogrimcave që mund të kryejnë operacione dhe të ofrojnë terapi gjenetike.
• Rritja e mbështetjes në tregjet virtuale për furnizimet kimike, duke u mundësuar bizneseve të burimin dhe të marrin me shpejtësi molekula specifike, duke rritur efikasitetin e tyre operacional dhe duke reduktuar kohën për në treg për produkte të reja.
• Qeveritë miratojnë politika për të menaxhuar implikimet etike dhe shqetësimet e sigurisë të biologjisë sintetike, veçanërisht në kontekstin e zhvillimit të robotëve të gjallë dhe nanogrimcave për aplikime mjekësore.
• Institucionet arsimore rishikojnë kurrikulat për të përfshirë tema më të avancuara në biologjinë sintetike dhe shkencat molekulare, duke përgatitur brezin e ardhshëm të shkencëtarëve për sfidat dhe mundësitë e reja në këto fusha.

Pyetje që duhen marrë parasysh

• Cilat janë disa raste të tjera të përdorimit të mundshëm të molekulave sipas kërkesës?
• Si mund të ndryshojë ndryshe ky shërbim kërkimin dhe zhvillimin shkencor?