按需分子:現成分子目錄

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生命科學公司利用合成生物學和基因工程的進步來根據需要創造任何分子。
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      量子運行遠見
    • 2022 年 12 月 22 日

    洞察總結

    合成生物學是一門新興的生命科學,它將工程原理應用於生物學來創建新的部件和系統。在藥物發現中,合成生物學有潛力透過創造按需分子來徹底改變醫學治療。這些分子的長期影響可能包括使用人工智慧來快速追蹤創造過程以及生物製藥公司大力投資這個新興市場。

    按需分子上下文

    代謝工程允許科學家使用工程細胞來創造新的和可持續的分子,例如可再生生物燃料或抗癌藥物。 憑藉代謝工程提供的眾多可能性,它被世界經濟論壇評為 2016 年“十大新興技術”之一。此外,工業化生物學有望幫助開發可再生生物產品和材料,改良作物,並使新的生物醫學應用。

    合成或實驗室創造的生物學的主要目標是使用工程原理來改進基因和代謝工程。 合成生物學還涉及非代謝任務,例如消除攜帶瘧疾的蚊子的基因改造或可能取代化肥的工程微生物組。 在高通量表型分析(評估基因構成或性狀的過程)、加速 DNA 測序和合成能力以及支持 CRISPR 的基因編輯方面的進步的支持下,該學科正在迅速發展。

    隨著這些技術的進步,研究人員為各種研究創造按需分子和微生物的能力也在提高。 特別是,機器學習 (ML) 是一種有效的工具,可以通過預測生物系統的行為方式來快速跟踪合成分子的創建。 通過理解實驗數據中的模式,ML 可以提供預測,而無需深入了解其工作原理。

    破壞性影響

    按需分子在藥物發現中表現出最大的潛力。 藥物靶標是一種基於蛋白質的分子,在引起疾病症狀中發揮作用。 藥物作用於這些分子以改變或停止導致疾病症狀的功能。 為了找到潛在的藥物,科學家們經常使用反向方法,即研究已知的反應以確定哪些分子參與了該功能。 這種技術稱為目標反捲積。 它需要復雜的化學和微生物學研究來確定哪個分子執行所需的功能。

    藥物發現中的合成生物學使科學家能夠設計新的工具來在分子水平上研究疾病機制。 一種方法是通過設計合成電路,這是一種活的系統,可以深入了解細胞水平上正在發生哪些過程。 這些用於藥物發現的合成生物學方法,稱為基因組挖掘,已經徹底改變了醫學。

    提供按需分子的公司的一個例子是總部位於法國的 GreenPharma。 根據公司網站,Greenpharma 以可承受的價格為製藥、化妝品、農業和精細化工行業生產化學品。 他們生產克到毫克級別的定制合成分子。 公司為每位客戶指定一名項目經理(博士)並定期報告。 另一家提供這項服務的生命科學公司是總部位於加拿大的 OTAVAChemicals,該公司基於 12 萬個構建模塊和 44 個內部反應,收集了 XNUMX 億個可訪問的按需分子。 

    按需分子的影響

    按需分子的更廣泛影響可能包括: 

    • 生命科學公司投資於人工智能和 ML,以發現新的分子和化學成分以添加到他們的數據庫中。
    • 更多更容易獲得分子的公司需要進一步探索和開發產品和工具。 
    • 一些科學家呼籲制定法規或標準,以確保公司不會將某些分子用於非法研發。
    • 生物製藥公司大力投資於他們的研究實驗室,以實現按需和微生物工程為其他生物技術公司和研究組織提供服務。
    • 合成生物學允許開發可以進行手術和提供基因療法的活體機器人和納米粒子。
    • 化學品供應對虛擬市場的依賴增加,使企業能夠快速採購和獲取特定分子,提高營運效率並縮短新產品的上市時間。
    • 各國政府制定政策來管理合成生物學的倫理影響和安全問題,特別是在開髮用於醫療應用的活體機器人和奈米顆粒的背景下。
    • 教育機構修改課程,納入合成生物學和分子科學方面更高級的主題,為下一代科學家應對這些領域新出現的挑戰和機會做好準備。

    需要考慮的問題

    • 按需分子還有哪些其他潛在用例?
    • 這項服務還能如何改變科學研究和開發?

    洞察參考

    此見解引用了以下流行和機構鏈接: