الجزيئات عند الطلب: كتالوج للجزيئات المتاحة بسهولة

رصيد الصورة:
الصورة الائتمان
ستوك

الجزيئات عند الطلب: كتالوج للجزيئات المتاحة بسهولة

الجزيئات عند الطلب: كتالوج للجزيئات المتاحة بسهولة

نص عنوان فرعي
تستخدم شركات علوم الحياة البيولوجيا التركيبية والتقدم في الهندسة الوراثية لإنشاء أي جزيء حسب الحاجة.
    • كاتب:
    • اسم المؤلف
      البصيرة الكمومية
    • 22 كانون الأول، 2022

    ملخص البصيرة

    البيولوجيا التركيبية هي أحد علوم الحياة الناشئة التي تطبق المبادئ الهندسية على علم الأحياء لإنشاء أجزاء وأنظمة جديدة. في مجال اكتشاف الأدوية، تتمتع البيولوجيا التركيبية بالقدرة على إحداث ثورة في العلاج الطبي من خلال إنشاء جزيئات حسب الطلب. يمكن أن تشمل الآثار طويلة المدى لهذه الجزيئات استخدام الذكاء الاصطناعي لتسريع عملية الإنشاء وشركات الأدوية الحيوية التي تستثمر بكثافة في هذه السوق الناشئة.

    سياق الجزيئات حسب الطلب

    تسمح الهندسة الأيضية للعلماء باستخدام الخلايا المهندسة لإنشاء جزيئات جديدة ومستدامة ، مثل الوقود الحيوي المتجدد أو الأدوية الوقائية للسرطان. مع الإمكانات العديدة التي توفرها الهندسة الأيضية ، تم اعتبارها واحدة من "أفضل عشر تقنيات ناشئة" من قبل المنتدى الاقتصادي العالمي في عام 2016. بالإضافة إلى ذلك ، من المتوقع أن تساعد البيولوجيا الصناعية في تطوير المنتجات والمواد الحيوية المتجددة ، وتحسين المحاصيل ، وتمكين التطبيقات الطبية الحيوية.

    الهدف الأساسي لبيولوجيا التخليق أو المختبر هو استخدام المبادئ الهندسية لتحسين الهندسة الوراثية والتمثيل الغذائي. تتضمن البيولوجيا التركيبية أيضًا مهامًا غير استقلابية ، مثل التعديلات الجينية التي تقضي على البعوض الحامل للملاريا أو الميكروبيومات المهندسة التي يمكن أن تحل محل الأسمدة الكيماوية. ينمو هذا التخصص بسرعة ، مدعومًا بالتطورات في التنميط الظاهري عالي الإنتاجية (عملية تقييم التركيب أو السمات الجينية) ، وتسريع قدرات تسلسل الحمض النووي والتوليف ، والتحرير الجيني الممكّن لـ CRISPR.

    مع تقدم هذه التقنيات ، تزداد كذلك قدرات الباحثين على إنشاء جزيئات وميكروبات حسب الطلب لجميع أنواع الأبحاث. على وجه الخصوص ، يعد التعلم الآلي (ML) أداة فعالة يمكنها التعقب السريع لإنشاء الجزيئات الاصطناعية من خلال التنبؤ بكيفية تصرف النظام البيولوجي. من خلال فهم الأنماط في البيانات التجريبية ، يمكن لـ ML تقديم تنبؤات دون الحاجة إلى فهم مكثف لكيفية عملها.

    التأثير التخريبي

    تُظهر الجزيئات عند الطلب أكبر احتمالية في اكتشاف الأدوية. الهدف الدوائي هو جزيء قائم على البروتين يلعب دورًا في التسبب في أعراض المرض. تعمل الأدوية على هذه الجزيئات لتغيير أو إيقاف الوظائف التي تؤدي إلى ظهور أعراض المرض. للعثور على الأدوية المحتملة ، غالبًا ما يستخدم العلماء الطريقة العكسية ، التي تدرس تفاعلًا معروفًا لتحديد الجزيئات التي تشارك في هذه الوظيفة. هذه التقنية تسمى deconvolution الهدف. يتطلب دراسات كيميائية وميكروبيولوجية معقدة لتحديد الجزيء الذي يؤدي الوظيفة المطلوبة.

    تُمكِّن البيولوجيا التركيبية في اكتشاف الأدوية العلماء من تصميم أدوات جديدة للتحقيق في آليات المرض على المستوى الجزيئي. تتمثل إحدى طرق القيام بذلك في تصميم الدوائر الاصطناعية ، وهي أنظمة حية يمكنها توفير نظرة ثاقبة للعمليات التي تحدث على المستوى الخلوي. أحدثت مناهج البيولوجيا التركيبية لاكتشاف الأدوية ، والمعروفة باسم تعدين الجينوم ، ثورة في الطب.

    مثال على شركة تقدم جزيئات حسب الطلب هي شركة GreenPharma الفرنسية. وفقًا لموقع الشركة ، تصنع Greenpharma مواد كيميائية للصناعات الدوائية ومستحضرات التجميل والزراعية والكيماوية الدقيقة بأسعار في متناول الجميع. إنهم ينتجون جزيئات تخليق مخصصة عند مستويات الجرام إلى الملليغرام. توفر الشركة لكل عميل مدير مشروع معين (دكتوراه) وفترات تقديم تقارير منتظمة. شركة علوم الحياة الأخرى التي تقدم هذه الخدمة هي OTAVAC Chemicals ومقرها كندا ، والتي لديها مجموعة من 12 مليار جزيء يمكن الوصول إليه عند الطلب بناءً على ثلاثين ألف عنصر بناء و 44 تفاعلًا داخليًا. 

    الآثار المترتبة على الجزيئات عند الطلب

    قد تشمل الآثار الأوسع للجزيئات حسب الطلب ما يلي: 

    • تستثمر شركة علوم الحياة في الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة للكشف عن جزيئات ومكونات كيميائية جديدة لإضافتها إلى قواعد بياناتها.
    • هناك حاجة لمزيد من الشركات التي تتمتع بسهولة الوصول إلى الجزيئات لاستكشاف المزيد وتطوير المنتجات والأدوات. 
    • يطالب بعض العلماء بوضع لوائح أو معايير لضمان عدم استخدام الشركات لبعض الجزيئات في البحث والتطوير غير القانونيين.
    • تستثمر شركات الأدوية الحيوية بكثافة في مختبرات أبحاثها لتمكين هندسة الميكروبات عند الطلب كخدمة لشركات التكنولوجيا الحيوية والمؤسسات البحثية الأخرى.
    • تسمح البيولوجيا التركيبية بتطوير الروبوتات الحية والجسيمات النانوية التي يمكنها إجراء العمليات الجراحية وتقديم العلاجات الجينية.
    • زيادة الاعتماد على الأسواق الافتراضية للإمدادات الكيميائية، مما يمكّن الشركات من الحصول بسرعة على جزيئات محددة والحصول عليها، مما يعزز كفاءتها التشغيلية ويقلل وقت طرح المنتجات الجديدة في السوق.
    • تقوم الحكومات بسن سياسات لإدارة الآثار الأخلاقية والمخاوف المتعلقة بالسلامة المتعلقة بالبيولوجيا التركيبية، لا سيما في سياق تطوير الروبوتات الحية والجسيمات النانوية للتطبيقات الطبية.
    • تقوم المؤسسات التعليمية بمراجعة المناهج الدراسية لتشمل موضوعات أكثر تقدمًا في البيولوجيا التركيبية والعلوم الجزيئية، وإعداد الجيل القادم من العلماء لمواجهة التحديات والفرص الناشئة في هذه المجالات.

    أسئلة للنظر فيها

    • ما هي بعض حالات الاستخدام المحتملة الأخرى للجزيئات عند الطلب؟
    • وإلا كيف يمكن لهذه الخدمة تغيير البحث العلمي والتطوير؟

    مراجع البصيرة

    تمت الإشارة إلى الروابط الشعبية والمؤسسية التالية من أجل هذه الرؤية: