บริการด้านวิศวกรรมจุลชีพ: บริษัทต่างๆ สามารถซื้อสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ได้แล้ว

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• December 21, 2022

สรุปข้อมูลเชิงลึก

ชีววิทยาสังเคราะห์เกี่ยวข้องกับการสร้างอวัยวะทดแทนและสิ่งมีชีวิตที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว นวัตกรรมนี้ได้นำไปสู่บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพและสตาร์ทอัพที่นำเสนอการค้นพบจุลินทรีย์ใหม่ๆ เป็นบริการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการพัฒนายาและการวิจัยโรค ผลกระทบระยะยาวอื่นๆ ของบริการนี้อาจรวมถึงส่วนประกอบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และสารอินทรีย์ที่หลากหลายมากขึ้นสำหรับการทดสอบยา

บริบทบริการด้านวิศวกรรมจุลชีพ

นักชีววิทยาได้ค้นพบว่าจุลินทรีย์บางชนิดไม่ได้เป็นเพียงสิ่งมีชีวิตที่อาจเป็นอันตรายถึงชีวิต แต่ยังมีประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์ด้วย "โปรไบโอติก" เหล่านี้—จุลินทรีย์ที่มีชีวิตซึ่งช่วยปรับปรุงสุขภาพของเราเมื่อบริโภคอย่างเพียงพอ—ส่วนใหญ่เป็นสายพันธุ์ของแบคทีเรียกรดแลคติคที่มีอยู่ในอาหารบางชนิดอยู่แล้ว ด้วยเทคโนโลยีการจัดลำดับดีเอ็นเอยุคหน้า เรากำลังเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับจุลินทรีย์ที่เรียกเราว่าบ้าน และความสำคัญของพวกมันต่อสุขภาพของเรา

นักวิทยาศาสตร์เป็นวิศวกรรมจุลินทรีย์เพื่อการบำบัด สร้างจุลินทรีย์สายพันธุ์ใหม่ และมุ่งเป้าไปที่การปรับปรุงสายพันธุ์ที่มีอยู่ เพื่อให้บรรลุถึงนวัตกรรมเหล่านี้ นักวิจัยได้กลายพันธุ์และปฏิบัติตามหลักการของชีววิทยาสังเคราะห์ จุลินทรีย์สายพันธุ์ใหม่นี้จะนอกเหนือไปจากคำจำกัดความที่มีอยู่ในปัจจุบันในฐานะโปรไบโอติกสำหรับการใช้งานในอาหาร อุตสาหกรรมยาอาจนำมาใช้เป็น "ยา" หรือ "ผลิตภัณฑ์ชีวบำบัดที่มีชีวิต" แทน ตามการวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Frontiers in Microbiology

มีการสำรวจจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมจำนวนมากสำหรับการจัดส่งแอนติเจนในวัคซีน แต่มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่ไปถึงการทดลองทางคลินิกในมนุษย์ การใช้ศักยภาพอื่นๆ สำหรับจุลินทรีย์เชิงวิศวกรรม ได้แก่ การรักษาโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง การอักเสบ มะเร็ง การติดเชื้อ และความผิดปกติของระบบเมตาบอลิซึม เนื่องจากประโยชน์ของจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรม บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพจำนวนมากจึงสำรวจพวกมันนอกเหนือจากสุขภาพและในภาคส่วนต่างๆ เช่น เกษตรกรรมและวัสดุศาสตร์

ผลกระทบก่อกวน

ในปี 2021 บริษัทสตาร์ทอัพด้านเทคโนโลยีชีวภาพในสหรัฐฯ Zymergen ประกาศแผนการเร่งการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ในโพลิเมอร์ชีวภาพและวัสดุอื่นๆ สำหรับภาคส่วนอิเล็กทรอนิกส์และการดูแลผู้บริโภค Zach Serber ผู้ร่วมก่อตั้งกล่าวว่ามียุคฟื้นฟูศิลปวิทยาด้านวัสดุเนื่องจากมีสารเคมีมากมายที่มีอยู่ในชีววิทยา ด้วยสารชีวโมเลกุลมากกว่า 75,000 ชนิดที่ Zymergen กำจัด จึงไม่มีความทับซ้อนกันเล็กน้อยระหว่างสิ่งที่สามารถพบได้ในธรรมชาติกับสิ่งที่จำเป็นต้องซื้อจากแหล่งการค้า

การเสนอขายหุ้นต่อประชาชนทั่วไปครั้งแรกของ Zymergen ในปี 2021 ทำให้บริษัทสามารถระดมทุนได้ 500 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งมีมูลค่าประมาณ 3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ บริษัทวางแผนที่จะเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ผ่านทางชีววิทยาสังเคราะห์ภายในห้าปีหรือน้อยกว่านั้นโดยมีค่าใช้จ่ายเพียงหนึ่งในสิบของสารเคมีและวัสดุแบบดั้งเดิม ตามเอกสารที่ยื่นต่อสำนักงานคณะกรรมการกำกับหลักทรัพย์และตลาดหลักทรัพย์ของสหรัฐอเมริกา (SEC) ระยะเวลาโดยประมาณในการเปิดตัวผลิตภัณฑ์คือประมาณห้าปี ซึ่งมีมูลค่า 50 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

งานวิจัยอีกชิ้นหนึ่งสำหรับจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมนั้นอยู่ในพื้นที่ของปุ๋ยเคมี ในปี พ.ศ. 2022 นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองเพื่อแทนที่มลพิษเหล่านี้ด้วยจุลินทรีย์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม นักวิจัยได้ดัดแปลงสายพันธุ์แบคทีเรียที่กลายพันธุ์เพื่อตั้งรกรากที่รากของต้นข้าวและส่งไนโตรเจนในปริมาณที่สม่ำเสมอให้กับพวกมัน พวกเขาสามารถทำได้โดยไม่เสียเปล่าโดยการปรับปริมาณแอมโมเนียที่แบคทีเรียผลิตขึ้น 

ทีมงานแนะนำว่าในอนาคต นักวิจัยอาจสร้างแบคทีเรียเพื่อตอบสนองความต้องการของพืชโดยเฉพาะ การพัฒนานี้จะช่วยลดการไหลบ่าของไนโตรเจนและยูโทรฟิเคชัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อของเสียทางเคมีจากดินชะล้างลงสู่แหล่งน้ำ 

ผลกระทบของบริการวิศวกรรมจุลินทรีย์

ความหมายที่กว้างขึ้นของบริการด้านวิศวกรรมจุลชีพอาจรวมถึง: 

• บริษัท Biopharma ร่วมมือกับบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อพัฒนาและทดสอบยาอย่างรวดเร็ว
• บริษัทอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ที่ก่อตั้งแล้วกระจายการดำเนินงานโดยการสร้างหรือลงทุนในธุรกิจสตาร์ทอัพด้านวิศวกรรมจุลินทรีย์เพื่อสร้างจุลินทรีย์ที่ออกแบบมาเพื่อผลิตสารประกอบทางเคมีที่หายาก
• สตาร์ทอัพที่มุ่งเน้นการพัฒนาวัสดุชีวการแพทย์ เช่น ส่วนประกอบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่แข็งแรงขึ้น ยืดหยุ่นมากขึ้น สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการตัดต่อและการหาลำดับยีนส่งผลให้มีการใช้งานส่วนประกอบดัดแปลงพันธุกรรมที่กว้างขวางมากขึ้น เช่น หุ่นยนต์ที่มีชีวิตที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้
• ความร่วมมือที่มากขึ้นระหว่างสถาบันวิจัยและไบโอฟาร์มาเพื่อค้นหาเชื้อโรคและวัคซีนใหม่ๆ
• ออร์แกนอยด์ที่หลากหลายและต้นแบบร่างกายในชิปที่สามารถใช้ในการศึกษาโรคต่างๆ และการบำบัดทางพันธุกรรม

คำถามที่ต้องพิจารณา

• คุณคิดว่าวิศวกรรมไมโครบีเป็นบริการจะเปลี่ยนการวิจัยทางการแพทย์ได้อย่างไร
• อะไรคือความท้าทายที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้วัสดุดัดแปลงพันธุกรรม?