מולקולות לפי דרישה: קטלוג של מולקולות זמינות

• מְחַבֵּר:
• שם היוצר

  Quantumrun Foresight
• דצמבר 22, 2022

סיכום תובנה

ביולוגיה סינתטית היא מדע חיים מתפתח המיישם עקרונות הנדסיים על ביולוגיה כדי ליצור חלקים ומערכות חדשות. בגילוי תרופות, לביולוגיה סינתטית יש פוטנציאל לחולל מהפכה בטיפול הרפואי על ידי יצירת מולקולות לפי דרישה. ההשלכות ארוכות הטווח של מולקולות אלו עשויות לכלול שימוש בבינה מלאכותית כדי לעקוב מהר אחרי תהליך היצירה וחברות ביו-פארמה משקיעות רבות בשוק מתפתח זה.

הקשר מולקולות לפי דרישה

הנדסה מטבולית מאפשרת למדענים להשתמש בתאים מהונדסים כדי ליצור מולקולות חדשות ובנות קיימא, כמו דלק ביולוגי מתחדש או תרופות למניעת סרטן. עם האפשרויות הרבות שמציעה הנדסה מטבולית, היא נחשבה לאחת מ"עשרת הטכנולוגיות המתפתחות" על ידי הפורום הכלכלי העולמי בשנת 2016. בנוסף, הביולוגיה המתועשת צפויה לסייע בפיתוח מוצרים ביולוגיים וחומרים מתחדשים, לשפר יבולים ולאפשר חדשות יישומים ביו-רפואיים.

המטרה העיקרית של ביולוגיה סינתטית או שנוצרה במעבדה היא להשתמש בעקרונות הנדסיים לשיפור ההנדסה הגנטית והמטבולית. ביולוגיה סינתטית כוללת גם משימות לא מטבוליות, כמו שינויים גנטיים המחסלים יתושים נושאי מלריה או מיקרוביום מהונדסים שעלולים להחליף דשנים כימיים. דיסציפלינה זו צומחת במהירות, נתמכת על ידי התקדמות בפנוטייפ בתפוקה גבוהה (תהליך של הערכת איפור גנטי או תכונות), האצת יכולות רצף וסינתזה של DNA ועריכה גנטית המותאמת ל-CRISPR.

ככל שהטכנולוגיות הללו מתקדמות, כך מתגברות היכולות של החוקרים ליצור מולקולות ומיקרובים לפי דרישה עבור כל מיני מחקרים. בפרט, למידת מכונה (ML) היא כלי יעיל שיכול לעקוב במהירות אחרי יצירת מולקולות סינתטיות על ידי חיזוי כיצד תתנהג מערכת ביולוגית. על ידי הבנת הדפוסים בנתונים ניסיוניים, ML יכול לספק תחזיות ללא צורך בהבנה אינטנסיבית של איך זה עובד.

השפעה משבשת

מולקולות לפי דרישה מציגות את הפוטנציאל הרב ביותר בגילוי תרופות. מטרת תרופה היא מולקולה מבוססת חלבון שמשחקת תפקיד בגרימת תסמיני מחלה. תרופות פועלות על מולקולות אלו כדי לשנות או לעצור תפקודים המובילים לתסמיני מחלה. כדי למצוא תרופות פוטנציאליות, מדענים משתמשים לעתים קרובות בשיטה ההפוכה, החוקרת תגובה ידועה כדי לקבוע אילו מולקולות מעורבות בתפקוד זה. טכניקה זו נקראת דה-קונבולוציה מטרה. זה דורש מחקרים כימיים ומיקרוביולוגיים מורכבים כדי לאתר איזו מולקולה מבצעת את התפקיד הרצוי.

ביולוגיה סינתטית בגילוי תרופות מאפשרת למדענים לתכנן כלים חדשים לחקור מנגנוני מחלה ברמה מולקולרית. אחת הדרכים לעשות זאת היא באמצעות תכנון מעגלים סינתטיים, שהם מערכות חיות שיכולות לספק תובנה לגבי התהליכים המתרחשים ברמה התאית. גישות ביולוגיה סינתטיות אלו לגילוי תרופות, הידועות ככריית גנום, חוללו מהפכה ברפואה.

דוגמה לחברה המספקת מולקולות לפי דרישה היא GreenPharma שבסיסה בצרפת. לפי אתר החברה, גרינפארמה יוצרת כימיקלים לתעשיית התרופות, הקוסמטיקה, החקלאות והכימיקלים המשובחים במחיר סביר. הם מייצרים מולקולות סינתזה מותאמות אישית ברמות גרם עד מיליגרם. המשרד מספק לכל לקוח מנהל פרויקט ייעודי (Ph.D.) ומרווחי דיווח קבועים. חברה נוספת למדעי החיים שמציעה שירות זה היא OTAVAChemicals הקנדית, שיש לה אוסף של 12 מיליארד מולקולות נגישות לפי דרישה המבוססות על שלושים אלף אבני בניין ו-44 תגובות פנימיות. 

השלכות של מולקולות לפי דרישה

השלכות רחבות יותר של מולקולות לפי דרישה עשויות לכלול: 

• חברת מדעי החיים משקיעה בבינה מלאכותית וב-ML כדי לחשוף מולקולות חדשות ורכיבים כימיים להוספה למאגרי המידע שלהם.
• חברות נוספות בעלות גישה קלה יותר למולקולות דרושות לחקור ולפתח מוצרים וכלים. 
• כמה מדענים קוראים לתקנות או תקנים כדי להבטיח שחברות לא משתמשות בכמה מולקולות למחקר ופיתוח בלתי חוקיים.
• חברות ביופארמה משקיעות רבות במעבדות המחקר שלהן כדי לאפשר הנדסת מיקרובים לפי דרישה ומיקרובים כשירות עבור חברות ביוטכנולוגיה וארגוני מחקר אחרים.
• ביולוגיה סינתטית המאפשרת פיתוח רובוטים חיים וננו-חלקיקים שיכולים לבצע ניתוחים ולספק טיפולים גנטיים.
• הסתמכות מוגברת על מקומות שווקים וירטואליים עבור אספקה ​​כימית, המאפשרת לעסקים למצוא ולהשיג במהירות מולקולות ספציפיות, לשפר את היעילות התפעולית שלהן ולהפחית את זמן היציאה לשוק עבור מוצרים חדשים.
• ממשלות המחוקקות מדיניות לניהול ההשלכות האתיות ודאגות הבטיחות של ביולוגיה סינתטית, במיוחד בהקשר של פיתוח רובוטים חיים וננו-חלקיקים ליישומים רפואיים.
• מוסדות חינוך המתקנים תכניות לימודים כדי לכלול נושאים מתקדמים יותר בביולוגיה סינתטית ובמדעים מולקולריים, מכינים את הדור הבא של מדענים לאתגרים והזדמנויות מתעוררים בתחומים אלה.

שאלות שכדאי לקחת בחשבון

• מהם עוד כמה מקרי שימוש פוטנציאליים של מולקולות לפי דרישה?
• איך אחרת השירות הזה עשוי לשנות את המחקר והפיתוח המדעיים?