Quantumrun

КРЕДИТ ЗА ИЗОБРАЖЕНИЕ:

iStock

Молекули при поискване: Каталог на лесно достъпни молекули

Фирмите в областта на науките за живота използват постиженията на синтетичната биология и генното инженерство, за да създадат всякаква молекула, ако е необходима.

Автор:
име Автор
Quantumrun Foresight
Декември 22, 2022

Резюме на прозрението

Синтетичната биология е нововъзникваща наука за живота, която прилага инженерни принципи към биологията за създаване на нови части и системи. В откриването на лекарства синтетичната биология има потенциала да революционизира медицинското лечение чрез създаване на молекули при поискване. Дългосрочните последици от тези молекули биха могли да включват използването на изкуствен интелект за ускоряване на процеса на създаване и биофармацевтични фирми, които инвестират сериозно в този нововъзникващ пазар.

Контекст на молекулите при поискване

Метаболитното инженерство позволява на учените да използват конструирани клетки за създаване на нови и устойчиви молекули, като например възобновяеми биогорива или лекарства за предотвратяване на рак. С многото възможности, които метаболитното инженерство предлага, то беше счетено за една от „Десетте най-нови нововъзникващи технологии“ от Световния икономически форум през 2016 г. Освен това се очаква индустриализираната биология да помогне за разработването на възобновяеми биопродукти и материали, да подобри културите и да даде възможност за нови биомедицински приложения.

Основната цел на синтетичната или лабораторно създадена биология е да използва инженерни принципи за подобряване на генетичното и метаболитно инженерство. Синтетичната биология също включва неметаболитни задачи, като генетични модификации, които елиминират комари, носещи малария, или инженерни микробиоми, които потенциално биха могли да заменят химическите торове. Тази дисциплина се разраства бързо, подкрепена от напредъка във високопроизводителното фенотипизиране (процесът на оценка на генетичния състав или черти), ускоряване на възможностите за секвениране и синтез на ДНК и генетично редактиране с активиран CRISPR.

С напредването на тези технологии нарастват и възможностите на изследователите да създават молекули и микроби при поискване за всякакви изследвания. По-специално, машинното обучение (ML) е ефективен инструмент, който може да проследи бързо създаването на синтетични молекули, като предскаже как ще се държи една биологична система. Чрез разбиране на моделите в експерименталните данни, ML може да предостави прогнози без необходимост от интензивно разбиране на това как работи.

Разрушително въздействие

Молекулите при поискване показват най-голям потенциал при откриването на лекарства. Мишената на лекарството е базирана на протеин молекула, която играе роля в причиняването на симптомите на заболяването. Лекарствата действат върху тези молекули, за да променят или спират функциите, които водят до симптоми на заболяването. За да намерят потенциални лекарства, учените често използват обратния метод, който изучава известна реакция, за да определи кои молекули участват в тази функция. Тази техника се нарича целева деконволюция. Необходими са сложни химични и микробиологични изследвания, за да се определи коя молекула изпълнява желаната функция.

Синтетичната биология при откриването на лекарства дава възможност на учените да проектират нови инструменти за изследване на механизмите на заболяването на молекулярно ниво. Един от начините да направите това е чрез проектиране на синтетични вериги, които са живи системи, които могат да осигурят представа кои процеси протичат на клетъчно ниво. Тези подходи на синтетичната биология за откриване на лекарства, известни като извличане на геноми, направиха революция в медицината.

Пример за компания, предоставяща молекули при поискване, е базираната във Франция GreenPharma. Според сайта на компанията Greenpharma създава химикали за фармацевтичната, козметичната, селскостопанската и фината химия на достъпна цена. Те произвеждат персонализирани молекули за синтез на нива от грам до милиграм. Фирмата предоставя на всеки клиент определен ръководител на проекта (доктор) и редовни интервали за отчитане. Друга фирма за науки за живота, която предлага тази услуга, е базираната в Канада OTAVAChemicals, която има колекция от 12 милиарда достъпни молекули при поискване, базирани на тридесет хиляди градивни блока и 44 вътрешни реакции.

Последици от молекулите при поискване

По-широките последици от молекулите при поискване могат да включват:

Фирма за науки за живота, инвестираща в изкуствен интелект и машинно обучение, за да разкрие нови молекули и химически компоненти, които да добави към своите бази данни.
Повече компании имат по-лесен достъп до молекули, необходими за по-нататъшно проучване и разработване на продукти и инструменти.
Някои учени призовават за регулации или стандарти, които да гарантират, че фирмите не използват някои молекули за незаконни изследвания и разработки.
Фирмите Biopharma инвестират сериозно в своите изследователски лаборатории, за да позволят при поискване и микробно инженерство като услуга за други биотехнологични фирми и изследователски организации.
Синтетична биология, позволяваща разработването на живи роботи и наночастици, които могат да извършват операции и да доставят генетични терапии.
Повишено разчитане на виртуални пазари за химически доставки, позволяващи на бизнеса бързо да се снабдяват и получават специфични молекули, повишавайки тяхната оперативна ефективност и намалявайки времето за пускане на пазара на нови продукти.
Правителства, въвеждащи политики за управление на етичните последици и опасенията за безопасност на синтетичната биология, особено в контекста на разработването на живи роботи и наночастици за медицински приложения.
Образователните институции преразглеждат учебните програми, за да включват по-напреднали теми в синтетичната биология и молекулярните науки, подготвяйки следващото поколение учени за възникващи предизвикателства и възможности в тези области.