Molecule la cerere: un catalog de molecule ușor disponibile

CREDIT DE IMAGINE:
Imagine de credit
iStock

Molecule la cerere: un catalog de molecule ușor disponibile

Molecule la cerere: un catalog de molecule ușor disponibile

Textul subtitlului
Firmele din științele vieții folosesc biologia sintetică și progresele ingineriei genetice pentru a crea orice moleculă după cum este necesar.
    • Autor:
    • Numele autorului
      Previziune Quantumrun
    • December 22, 2022

    Rezumat perspectivă

    Biologia sintetică este o știință a vieții în curs de dezvoltare care aplică principii de inginerie biologiei pentru a crea noi părți și sisteme. În descoperirea medicamentelor, biologia sintetică are potențialul de a revoluționa tratamentul medical prin crearea de molecule la cerere. Implicațiile pe termen lung ale acestor molecule ar putea include utilizarea inteligenței artificiale pentru a accelera procesul de creare și firmele biofarmace care investesc masiv pe această piață emergentă.

    Contextul moleculelor la cerere

    Ingineria metabolică permite oamenilor de știință să folosească celulele proiectate pentru a crea molecule noi și durabile, cum ar fi biocombustibilii regenerabili sau medicamentele care previn cancerul. Cu numeroasele posibilități pe care le oferă ingineria metabolică, a fost considerată una dintre „Top Ten Emerging Technologies” de către Forumul Economic Mondial în 2016. În plus, biologia industrializată este de așteptat să ajute la dezvoltarea de bioproduse și materiale regenerabile, să îmbunătățească culturile și să permită noi aplicatii biomedicale.

    Scopul principal al biologiei sintetice sau create în laborator este de a folosi principiile de inginerie pentru a îmbunătăți ingineria genetică și metabolică. Biologia sintetică implică, de asemenea, sarcini non-metabolice, cum ar fi modificările genetice care elimină țânțarii purtători de malarie sau microbiomii modificați care ar putea înlocui îngrășămintele chimice. Această disciplină este în creștere rapidă, susținută de progresele în fenotiparea de mare debit (procesul de evaluare a machiajului sau a trăsăturilor genetice), accelerarea capacităților de secvențiere și sinteză a ADN-ului și editare genetică activată de CRISPR.

    Pe măsură ce aceste tehnologii avansează, la fel și capacitățile cercetătorilor de a crea molecule și microbi la cerere pentru toate tipurile de cercetare. În special, învățarea automată (ML) este un instrument eficient care poate accelera crearea de molecule sintetice prin prezicerea modului în care se va comporta un sistem biologic. Prin înțelegerea tiparelor din datele experimentale, ML poate furniza predicții fără a fi nevoie de o înțelegere intensivă a modului în care funcționează.

    Impact perturbator

    Moleculele la cerere prezintă cel mai mare potențial în descoperirea medicamentelor. O țintă de medicament este o moleculă pe bază de proteine ​​care joacă un rol în cauzarea simptomelor bolii. Medicamentele acționează asupra acestor molecule pentru a modifica sau opri funcțiile care duc la simptome de boală. Pentru a găsi potențiale medicamente, oamenii de știință folosesc adesea metoda inversă, care studiază o reacție cunoscută pentru a determina ce molecule sunt implicate în acea funcție. Această tehnică se numește deconvoluție țintă. Este nevoie de studii chimice și microbiologice complexe pentru a identifica care moleculă îndeplinește funcția dorită.

    Biologia sintetică în descoperirea medicamentelor le permite oamenilor de știință să proiecteze instrumente noi pentru a investiga mecanismele bolii la nivel molecular. O modalitate de a face acest lucru este prin proiectarea circuitelor sintetice, care sunt sisteme vii care pot oferi o perspectivă asupra proceselor care au loc la nivel celular. Aceste abordări ale biologiei sintetice ale descoperirii medicamentelor, cunoscute sub numele de mineritul genomului, au revoluționat medicina.

    Un exemplu de companie care furnizează molecule la cerere este GreenPharma, cu sediul în Franța. Potrivit site-ului companiei, Greenpharma creează produse chimice pentru industria farmaceutică, cosmetică, agricolă și chimică fină la un preț accesibil. Ei produc molecule de sinteză personalizate la niveluri de grame până la miligrame. Firma oferă fiecărui client un manager de proiect desemnat (Ph.D.) și intervale regulate de raportare. O altă firmă de științe ale vieții care oferă acest serviciu este OTAVAChemicals, cu sediul în Canada, care are o colecție de 12 miliarde de molecule accesibile la cerere, bazate pe treizeci de mii de blocuri și 44 de reacții interne. 

    Implicațiile moleculelor la cerere

    Implicațiile mai largi ale moleculelor la cerere pot include: 

    • Firma de științe ale vieții investește în inteligența artificială și ML pentru a descoperi noi molecule și componente chimice pe care să le adauge la bazele de date.
    • Mai multe companii care au acces mai ușor la molecule au fost necesare pentru a explora în continuare și a dezvolta produse și instrumente. 
    • Unii oameni de știință solicită reglementări sau standarde pentru a se asigura că firmele nu folosesc unele molecule pentru cercetare și dezvoltare ilegală.
    • Firmele biofarmaceutice investesc masiv în laboratoarele lor de cercetare pentru a permite ingineria la cerere și a microbilor ca serviciu pentru alte firme de biotehnologie și organizații de cercetare.
    • Biologie sintetică care permite dezvoltarea roboților vii și a nanoparticulelor care pot efectua intervenții chirurgicale și oferă terapii genetice.
    • Dependență crescută de piețele virtuale pentru consumabile chimice, permițând întreprinderilor să aprovizioneze și să obțină rapid molecule specifice, sporind eficiența operațională a acestora și reducând timpul de lansare pe piață pentru produse noi.
    • Guvernele care adoptă politici pentru a gestiona implicațiile etice și preocupările de siguranță ale biologiei sintetice, în special în contextul dezvoltării roboților vii și a nanoparticulelor pentru aplicații medicale.
    • Instituțiile de învățământ revizuind curricula pentru a include subiecte mai avansate în biologia sintetică și științe moleculare, pregătind următoarea generație de oameni de știință pentru provocările și oportunitățile emergente în aceste domenii.

    Întrebări de luat în considerare

    • Care sunt alte posibile cazuri de utilizare ale moleculelor la cerere?
    • Cum altfel poate acest serviciu să schimbe cercetarea și dezvoltarea științifică?

    Referințe de perspectivă

    Următoarele linkuri populare și instituționale au fost menționate pentru această perspectivă: