Quantumrun

КРЕДИТ ЗОБРАЖЕННЯ:

iStock

Молекули на вимогу: каталог легкодоступних молекул

Фірми, що займаються науками про життя, використовують досягнення синтетичної біології та генної інженерії, щоб створити будь-яку необхідну молекулу.

Автор:
ім'я автора
Quantumrun Foresight
22 Грудня, 2022

Короткий огляд

Синтетична біологія — це нова наука про життя, яка застосовує інженерні принципи до біології для створення нових частин і систем. У відкритті ліків синтетична біологія має потенціал для революції в медичному лікуванні, створюючи молекули на вимогу. Довгострокові наслідки цих молекул можуть включати використання штучного інтелекту для прискорення процесу створення та значні інвестиції біофармацевтичних компаній у цей ринок, що розвивається.

Контекст молекул на вимогу

Метаболічна інженерія дозволяє вченим використовувати сконструйовані клітини для створення нових і стійких молекул, таких як відновлюване біопаливо або ліки для профілактики раку. Завдяки численним можливостям, які пропонує метаболічна інженерія, вона була визнана однією з «десяти найкращих нових технологій» Всесвітнім економічним форумом у 2016 році. Крім того, очікується, що індустріалізована біологія допоможе розробити відновлювані біопродукти та матеріали, покращити сільськогосподарські культури та створити нові біомедичні застосування.

Головною метою синтетичної або створеної в лабораторії біології є використання інженерних принципів для вдосконалення генетичної та метаболічної інженерії. Синтетична біологія також включає неметаболічні завдання, такі як генетичні модифікації, які знищують комарів-переносників малярії, або сконструйовані мікробіоми, які потенційно можуть замінити хімічні добрива. Ця дисципліна швидко розвивається завдяки прогресу у високопродуктивному фенотипуванні (процесі оцінки генетичного складу чи ознак), прискоренні можливостей секвенування та синтезу ДНК, а також генетичного редагування за допомогою CRISPR.

З розвитком цих технологій зростають і можливості дослідників створювати на вимогу молекули та мікроби для будь-яких досліджень. Зокрема, машинне навчання (ML) є ефективним інструментом, який може прискорити створення синтетичних молекул, передбачаючи, як поводитиметься біологічна система. Розуміючи закономірності в експериментальних даних, ML може давати прогнози без необхідності глибокого розуміння того, як це працює.

Руйнівний вплив

Молекули на вимогу демонструють найбільший потенціал у відкритті ліків. Лікарська мішень – це білкова молекула, яка відіграє певну роль у спричиненні симптомів захворювання. Ліки впливають на ці молекули, змінюючи або припиняючи функції, які призводять до симптомів захворювання. Щоб знайти потенційні ліки, вчені часто використовують зворотний метод, який вивчає відому реакцію, щоб визначити, які молекули беруть участь у цій функції. Ця техніка називається цільовою деконволюцією. Це вимагає складних хімічних і мікробіологічних досліджень, щоб точно визначити, яка молекула виконує бажану функцію.

Синтетична біологія у відкритті ліків дозволяє вченим розробляти нові інструменти для дослідження механізмів захворювання на молекулярному рівні. Один із способів зробити це — розробити синтетичні схеми, які є живими системами, які можуть дати розуміння того, які процеси відбуваються на клітинному рівні. Ці синтетичні біологічні підходи до відкриття ліків, відомі як пошук геному, зробили революцію в медицині.

Прикладом компанії, яка надає молекули на вимогу, є французька компанія GreenPharma. Відповідно до сайту компанії, Greenpharma створює хімікати для фармацевтичної, косметичної, сільськогосподарської та тонкої хімічної промисловості за доступною ціною. Вони виробляють спеціальні молекули синтезу на рівні від грамів до міліграмів. Фірма надає кожному клієнту призначеного менеджера проекту (Ph.D.) і регулярні звіти. Ще одна медико-біологічна фірма, яка пропонує цю послугу, — канадська OTAVAChemicals, яка має колекцію з 12 мільярдів молекул, доступних за запитом, на основі тридцяти тисяч будівельних блоків і 44 власних реакцій.

Наслідки молекул на вимогу

Більш широкі наслідки молекул на вимогу можуть включати:

Фірма, що займається науками про життя, інвестує в штучний інтелект і машинне навчання для відкриття нових молекул і хімічних компонентів для додавання до своїх баз даних.
Більше компаній, які мають легший доступ до молекул, потребують подальших досліджень і розробки продуктів та інструментів.
Деякі вчені закликають до нормативних актів або стандартів, щоб гарантувати, що фірми не використовують деякі молекули для незаконних досліджень і розробок.
Компанії Biopharma вкладають значні кошти у свої дослідницькі лабораторії, щоб увімкнути мікробну інженерію на вимогу як послугу для інших біотехнологічних фірм і дослідницьких організацій.
Синтетична біологія дозволяє розробляти живих роботів і наночастинки, які можуть виконувати операції та проводити генетичну терапію.
Підвищена залежність від віртуальних ринків хімічних товарів, що дозволяє підприємствам швидко отримувати конкретні молекули, підвищуючи ефективність роботи та скорочуючи час виходу нових продуктів на ринок.
Уряди ухвалюють політику для управління етичними наслідками та проблемами безпеки синтетичної біології, особливо в контексті розробки живих роботів і наночастинок для медичних застосувань.
Освітні установи переглядають навчальні програми, щоб включити більш складні теми з синтетичної біології та молекулярних наук, готуючи наступне покоління вчених до нових викликів і можливостей у цих галузях.