On-demand molekyler: En katalog över lättillgängliga molekyler

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• December 22, 2022

Syntetisk biologi är en framväxande livsvetenskap som tillämpar tekniska principer på biologi för att skapa nya delar och system. I läkemedelsupptäckten har syntetisk biologi potentialen att revolutionera medicinsk behandling genom att skapa on-demand-molekyler.

On-demand molekyler sammanhang

Metabolisk ingenjörskonst gör det möjligt för forskare att använda konstruerade celler för att skapa nya och hållbara molekyler, såsom förnybara biobränslen eller cancerförebyggande läkemedel. Med de många möjligheter som metabolisk ingenjörskonst erbjuder, ansågs det vara en av de "Top Ten Emerging Technologies" av World Economic Forum 2016. Dessutom förväntas industrialiserad biologi hjälpa till att utveckla förnybara bioprodukter och material, förbättra grödor och möjliggöra nya biomedicinska tillämpningar.

Syntetisk eller labbskapad biologis primära mål är att använda ingenjörsprinciper för att förbättra genetisk och metabolisk ingenjörskonst. Syntetisk biologi involverar också icke-metaboliska uppgifter, såsom genetiska modifieringar som eliminerar malariabärande myggor eller konstruerade mikrobiomer som potentiellt kan ersätta kemiska gödningsmedel. Denna disciplin växer snabbt, med stöd av framsteg inom fenotypning med hög genomströmning (processen att bedöma genetisk sammansättning eller egenskaper), accelererande DNA-sekvenserings- och syntesfunktioner och CRISPR-aktiverad genetisk redigering.

I takt med att dessa teknologier utvecklas, ökar också forskarnas förmåga att skapa on-demand molekyler och mikrober för alla typer av forskning. I synnerhet är maskininlärning (ML) ett effektivt verktyg som kan påskynda skapandet av syntetiska molekyler genom att förutsäga hur ett biologiskt system kommer att bete sig. Genom att förstå mönstren i experimentella data kan ML leverera förutsägelser utan behov av en intensiv förståelse av hur det fungerar.

Störande inverkan

On-demand molekyler uppvisar den största potentialen i läkemedelsupptäckt. Ett läkemedelsmål är en proteinbaserad molekyl som spelar en roll för att orsaka sjukdomssymptom. Läkemedel verkar på dessa molekyler för att ändra eller stoppa funktioner som leder till sjukdomssymptom. För att hitta potentiella droger använder forskare ofta den omvända metoden, som studerar en känd reaktion för att avgöra vilka molekyler som är involverade i den funktionen. Denna teknik kallas måldekonvolution. Det kräver komplexa kemiska och mikrobiologiska studier för att fastställa vilken molekyl som utför den önskade funktionen.

Syntetisk biologi i läkemedelsupptäckt gör det möjligt för forskare att designa nya verktyg för att undersöka sjukdomsmekanismer på molekylär nivå. Ett sätt att göra detta är genom att designa syntetiska kretsar, som är levande system som kan ge insikt i vilka processer som äger rum på cellnivå. Dessa syntetiska biologiska tillvägagångssätt för upptäckt av läkemedel, kända som genombrytning, har revolutionerat medicinen.

Ett exempel på ett företag som tillhandahåller on-demand-molekyler är Frankrike-baserade GreenPharma. Enligt företagets webbplats skapar Greenpharma kemikalier för läkemedels-, kosmetika-, jordbruks- och finkemisk industri till ett överkomligt pris. De producerar anpassade syntesmolekyler i gram till milligram nivåer. Företaget förser varje kund med en utsedd projektledare (Ph.D.) och regelbundna rapporteringsintervall. Ett annat life science-företag som erbjuder denna tjänst är Kanada-baserade OTAVAChemicals, som har en samling av 12 miljarder tillgängliga on-demand-molekyler baserade på trettiotusen byggstenar och 44 interna reaktioner. 

Implikationer av on-demand-molekyler

Vidare implikationer av on-demand-molekyler kan inkludera: 

• Biovetenskapsföretag som investerar i artificiell intelligens och ML för att avslöja nya molekyler och kemiska komponenter att lägga till i sina databaser.
• Fler företag som fick lättare tillgång till molekyler behövde utforska vidare och utveckla produkter och verktyg. 
• Vissa forskare efterlyser bestämmelser eller standarder för att säkerställa att företag inte använder vissa molekyler för olaglig forskning och utveckling.
• Biopharma-företag investerar hårt i sina forskningslabb för att möjliggöra on-demand och mikrobeteknik som en tjänst för andra bioteknikföretag och forskningsorganisationer.
• Syntetisk biologi möjliggör utveckling av levande robotar och nanopartiklar som kan utföra operationer och leverera genetiska terapier.

Frågor att kommentera

• Vilka andra potentiella användningsfall av on-demand-molekyler?
• Hur kan denna tjänst annars förändra vetenskaplig forskning och utveckling?