按需分子：现成分子目录

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  量子运行远见
• 2022 年 12 月 22 日

洞察总结

合成生物学是一门新兴的生命科学，它将工程原理应用于生物学来创建新的部件和系统。在药物发现中，合成生物学有潜力通过创造按需分子来彻底改变医学治疗。这些分子的长期影响可能包括使用人工智能来快速跟踪创造过程以及生物制药公司大力投资这个新兴市场。

按需分子背景

代谢工程使科学家能够利用工程细胞来创造新的可持续分子，例如可再生生物燃料或抗癌药物。 凭借代谢工程提供的多种可能性，它被世界经济论坛评为2016年“十大新兴技术”之一。此外，工业化生物学有望帮助开发可再生生物产品和材料、改良作物并实现新的技术。生物医学应用。

合成或实验室创建的生物学的主要目标是利用工程原理来改进遗传和代谢工程。 合成生物学还涉及非代谢任务，例如消除携带疟疾的蚊子的基因改造或可能取代化肥的工程微生物组。 在高通量表型分析（评估基因组成或性状的过程）、加速 DNA 测序和合成能力以及支持 CRISPR 的基因编辑方面的进步的支持下，该学科正在迅速发展。

随着这些技术的进步，研究人员为各种研究创造按需分子和微生物的能力也在不断增强。 特别是，机器学习 (ML) 是一种有效的工具，可以通过预测生物系统的行为来快速跟踪合成分子的创建。 通过理解实验数据中的模式，机器学习可以提供预测，而无需深入了解其工作原理。

破坏性影响

按需分子在药物发现中表现出最大的潜力。 药物靶标是一种基于蛋白质的分子，在引起疾病症状中发挥作用。 药物作用于这些分子以改变或停止导致疾病症状的功能。 为了寻找潜在的药物，科学家经常使用相反的方法，即研究已知的反应以确定哪些分子参与该功能。 这种技术称为目标反卷积。 它需要复杂的化学和微生物学研究来确定哪个分子执行所需的功能。

药物发现中的合成生物学使科学家能够设计新的工具来在分子水平上研究疾病机制。 实现这一目标的一种方法是设计合成电路，这是一种生命系统，可以深入了解细胞水平上正在发生的过程。 这些药物发现的合成生物学方法（称为基因组挖掘）已经彻底改变了医学。

法国 GreenPharma 是提供按需分子的公司的一个例子。 据该公司网站称，Greenpharma 以实惠的价格为制药、化妆品、农业和精细化工行业生产化学品。 他们生产克至毫克级别的定制合成分子。 该公司为每个客户提供指定的项目经理（博士）和定期报告间隔。 另一家提供这项服务的生命科学公司是加拿大的 OTAVAChemicals，该公司拥有 12 亿个可按需使用的分子集合，这些分子基于 44 万个构建模块和 XNUMX 个内部反应。 

按需分子的影响

按需分子的更广泛影响可能包括： 

• 生命科学公司投资人工智能和机器学习，以发现新的分子和化学成分，并将其添加到他们的数据库中。
• 更多的公司更容易获得需要进一步探索和开发产品和工具的分子。 
• 一些科学家呼吁制定法规或标准，以确保公司不会使用某些分子进行非法研究和开发。
• 生物制药公司大力投资其研究实验室，以便为其他生物技术公司和研究组织提供按需微生物工程服务。
• 合成生物学允许开发可以进行手术和提供基因治疗的活体机器人和纳米粒子。
• 化学品供应对虚拟市场的依赖增加，使企业能够快速采购和获取特定分子，提高运营效率并缩短新产品的上市时间。
• 各国政府制定政策来管理合成生物学的伦理影响和安全问题，特别是在开发用于医疗应用的活体机器人和纳米粒子的背景下。
• 教育机构修改课程，纳入合成生物学和分子科学方面更高级的主题，为下一代科学家应对这些领域新出现的挑战和机遇做好准备。

需要考虑的问题

• 按需分子还有哪些其他潜在用例？
• 这项服务还能如何改变科学研究和发展？