Molekul atas permintaan: Katalog molekul sedia ada

• Pengarang
• Nama pengarang

  Quantumrun Foresight
• Disember 22, 2022

Ringkasan cerapan

Biologi sintetik ialah sains hayat yang baru muncul yang menggunakan prinsip kejuruteraan kepada biologi untuk mencipta bahagian dan sistem baharu. Dalam penemuan ubat, biologi sintetik berpotensi untuk merevolusikan rawatan perubatan dengan mencipta molekul atas permintaan. Implikasi jangka panjang molekul ini boleh termasuk menggunakan kecerdasan buatan untuk mempercepatkan proses penciptaan dan firma biopharma banyak melabur dalam pasaran baru muncul ini.

Konteks molekul atas permintaan

Kejuruteraan metabolik membolehkan saintis menggunakan sel kejuruteraan untuk mencipta molekul baharu dan mampan, seperti biofuel boleh diperbaharui atau ubat pencegah kanser. Dengan banyak kemungkinan yang ditawarkan oleh kejuruteraan metabolik, ia dianggap sebagai salah satu daripada "Sepuluh Teknologi Baru Muncul" oleh Forum Ekonomi Dunia pada 2016. Di samping itu, biologi perindustrian dijangka membantu membangunkan produk dan bahan bio boleh diperbaharui, menambah baik tanaman, dan membolehkan aplikasi bioperubatan.

Matlamat utama biologi sintetik atau buatan makmal adalah untuk menggunakan prinsip kejuruteraan untuk meningkatkan kejuruteraan genetik dan metabolik. Biologi sintetik juga melibatkan tugas bukan metabolik, seperti pengubahsuaian genetik yang menghapuskan nyamuk pembawa malaria atau mikrobiom kejuruteraan yang berpotensi menggantikan baja kimia. Disiplin ini berkembang pesat, disokong oleh kemajuan dalam fenotaip berkeupayaan tinggi (proses menilai solekan atau sifat genetik), mempercepatkan penjujukan DNA dan keupayaan sintesis, dan penyuntingan genetik yang didayakan oleh CRISPR.

Apabila teknologi ini maju, begitu juga keupayaan penyelidik untuk mencipta molekul dan mikrob atas permintaan untuk semua jenis penyelidikan. Khususnya, pembelajaran mesin (ML) ialah alat yang berkesan yang boleh menjejak pantas penciptaan molekul sintetik dengan meramalkan bagaimana sistem biologi akan bertindak. Dengan memahami corak dalam data percubaan, ML boleh membekalkan ramalan tanpa memerlukan pemahaman intensif tentang cara ia berfungsi.

Kesan yang mengganggu

Molekul atas permintaan mempamerkan potensi paling besar dalam penemuan ubat. Sasaran dadah ialah molekul berasaskan protein yang memainkan peranan dalam menyebabkan gejala penyakit. Dadah bertindak ke atas molekul ini untuk mengubah atau menghentikan fungsi yang membawa kepada gejala penyakit. Untuk mencari ubat yang berpotensi, saintis sering menggunakan kaedah terbalik, yang mengkaji tindak balas yang diketahui untuk menentukan molekul yang terlibat dalam fungsi itu. Teknik ini dipanggil dekonvolusi sasaran. Ia memerlukan kajian kimia dan mikrobiologi yang kompleks untuk menentukan molekul yang melakukan fungsi yang dikehendaki.

Biologi sintetik dalam penemuan ubat membolehkan saintis mereka bentuk alat baru untuk menyiasat mekanisme penyakit pada tahap molekul. Satu cara untuk melakukan ini adalah melalui mereka bentuk litar sintetik, yang merupakan sistem hidup yang boleh memberikan gambaran tentang proses yang berlaku di peringkat selular. Pendekatan biologi sintetik ini terhadap penemuan ubat, yang dikenali sebagai perlombongan genom, telah merevolusikan perubatan.

Contoh syarikat yang menyediakan molekul atas permintaan ialah GreenPharma yang berpangkalan di Perancis. Menurut tapak syarikat, Greenpharma mencipta bahan kimia untuk industri farmaseutikal, kosmetik, pertanian dan kimia halus pada harga yang berpatutan. Mereka menghasilkan molekul sintesis tersuai pada tahap gram hingga miligram. Firma itu menyediakan setiap pelanggan dengan pengurus projek yang ditetapkan (Ph.D.) dan selang pelaporan tetap. Firma sains hayat lain yang menawarkan perkhidmatan ini ialah OTAVAChemicals yang berpangkalan di Kanada, yang mempunyai koleksi 12 bilion molekul atas permintaan yang boleh diakses berdasarkan tiga puluh ribu blok binaan dan 44 tindak balas dalaman. 

Implikasi molekul atas permintaan

Implikasi yang lebih luas daripada molekul atas permintaan mungkin termasuk: 

• Firma sains hayat melabur dalam kecerdasan buatan dan ML untuk mendedahkan molekul dan komponen kimia baharu untuk ditambahkan pada pangkalan data mereka.
• Lebih banyak syarikat yang mempunyai akses lebih mudah kepada molekul yang diperlukan untuk meneroka lebih lanjut dan membangunkan produk dan alatan. 
• Sesetengah saintis meminta peraturan atau piawaian untuk memastikan firma tidak menggunakan beberapa molekul untuk penyelidikan dan pembangunan yang menyalahi undang-undang.
• Firma biopharma banyak melabur dalam makmal penyelidikan mereka untuk membolehkan kejuruteraan atas permintaan dan mikrob sebagai perkhidmatan untuk firma bioteknologi lain dan organisasi penyelidikan.
• Biologi sintetik membolehkan pembangunan robot hidup dan zarah nano yang boleh melakukan pembedahan dan menyampaikan terapi genetik.
• Peningkatan pergantungan pada pasaran maya untuk bekalan kimia, membolehkan perniagaan mendapatkan sumber dan mendapatkan molekul tertentu dengan pantas, meningkatkan kecekapan operasi mereka dan mengurangkan masa ke pasaran untuk produk baharu.
• Kerajaan menggubal dasar untuk mengurus implikasi etika dan kebimbangan keselamatan biologi sintetik, terutamanya dalam konteks membangunkan robot hidup dan zarah nano untuk aplikasi perubatan.
• Institusi pendidikan menyemak kurikulum untuk memasukkan topik yang lebih maju dalam biologi sintetik dan sains molekul, menyediakan generasi saintis akan datang untuk menghadapi cabaran dan peluang yang muncul dalam bidang ini.

Soalan yang perlu dipertimbangkan

• Apakah beberapa kes penggunaan lain yang berpotensi bagi molekul atas permintaan?
• Bagaimana lagi perkhidmatan ini boleh mengubah penyelidikan dan pembangunan saintifik?