Molekule na zahtevo: katalog takoj dostopnih molekul

• Avtor:
• ime avtorja

  Quantumrun Foresight
• December 22, 2022

Povzetek vpogleda

Sintetična biologija je nastajajoča znanost o življenju, ki uporablja inženirske principe v biologiji za ustvarjanje novih delov in sistemov. Pri odkrivanju zdravil ima sintetična biologija potencial za revolucijo zdravljenja z ustvarjanjem molekul na zahtevo. Dolgoročne posledice teh molekul bi lahko vključevale uporabo umetne inteligence za pospešitev procesa ustvarjanja in biofarmacevtska podjetja, ki veliko vlagajo v ta nastajajoči trg.

Kontekst molekul na zahtevo

Presnovni inženiring omogoča znanstvenikom, da uporabijo izdelane celice za ustvarjanje novih in trajnostnih molekul, kot so obnovljiva biogoriva ali zdravila za preprečevanje raka. S številnimi možnostmi, ki jih ponuja presnovni inženiring, ga je Svetovni gospodarski forum leta 2016 štel za eno izmed »desetih najboljših nastajajočih tehnologij«. Poleg tega naj bi industrializirana biologija pomagala pri razvoju obnovljivih bioproizvodov in materialov, izboljšala pridelke in omogočila nove biomedicinske aplikacije.

Glavni cilj sintetične ali laboratorijsko ustvarjene biologije je uporaba inženirskih principov za izboljšanje genskega in presnovnega inženiringa. Sintetična biologija vključuje tudi nepresnovne naloge, kot so genetske modifikacije, ki odstranjujejo komarje, ki prenašajo malarijo, ali oblikovane mikrobiome, ki bi lahko nadomestili kemična gnojila. Ta disciplina hitro raste, podprta z napredkom v visokozmogljivem fenotipiziranju (postopek ocenjevanja genetske sestave ali lastnosti), pospeševanjem zaporedja DNK in zmožnostmi sinteze ter genetskim urejanjem, ki ga podpira CRISPR.

Z napredkom teh tehnologij rastejo tudi zmožnosti raziskovalcev za ustvarjanje molekul in mikrobov na zahtevo za vse vrste raziskav. Zlasti strojno učenje (ML) je učinkovito orodje, ki lahko pospeši ustvarjanje sintetičnih molekul s predvidevanjem, kako se bo biološki sistem obnašal. Z razumevanjem vzorcev v eksperimentalnih podatkih lahko ML zagotovi napovedi brez potrebe po intenzivnem razumevanju, kako deluje.

Moteč vpliv

Molekule na zahtevo imajo največji potencial pri odkrivanju zdravil. Tarča zdravila je molekula na osnovi beljakovin, ki igra vlogo pri povzročanju simptomov bolezni. Zdravila delujejo na te molekule, da spremenijo ali ustavijo funkcije, ki vodijo do simptomov bolezni. Za iskanje potencialnih zdravil znanstveniki pogosto uporabljajo obratno metodo, ki preučuje znano reakcijo, da ugotovi, katere molekule so vključene v to funkcijo. Ta tehnika se imenuje ciljna dekonvolucija. Za določitev, katera molekula opravlja želeno funkcijo, so potrebne zapletene kemijske in mikrobiološke študije.

Sintetična biologija pri odkrivanju zdravil omogoča znanstvenikom oblikovanje novih orodij za raziskovanje mehanizmov bolezni na molekularni ravni. Eden od načinov za to je oblikovanje sintetičnih vezij, ki so živi sistemi, ki lahko zagotovijo vpogled v procese, ki potekajo na celični ravni. Ti pristopi sintetične biologije k odkrivanju zdravil, znani kot rudarjenje genoma, so revolucionirali medicino.

Primer podjetja, ki ponuja molekule na zahtevo, je GreenPharma s sedežem v Franciji. Glede na spletno stran podjetja Greenpharma ustvarja kemikalije za farmacevtsko, kozmetično, kmetijsko in fino kemično industrijo po dostopni ceni. Proizvajajo sintezne molekule po meri v gramih do miligramov. Podjetje vsaki stranki zagotovi imenovanega vodjo projekta (doktorat) in redne intervale poročanja. Drugo podjetje s področja znanosti o življenju, ki ponuja to storitev, je OTAVAChemicals s sedežem v Kanadi, ki ima zbirko 12 milijard dostopnih molekul na zahtevo, ki temeljijo na 44 gradnikih in XNUMX internih reakcijah. 

Posledice molekul na zahtevo

Širše posledice molekul na zahtevo lahko vključujejo: 

• Podjetje, ki se ukvarja z biološkimi znanostmi in vlaga v umetno inteligenco in strojno učenje, da bi odkrilo nove molekule in kemične komponente, ki bi jih dodali v svoje baze podatkov.
• Več podjetij, ki imajo lažji dostop do molekul, mora nadalje raziskovati in razvijati izdelke in orodja. 
• Nekateri znanstveniki pozivajo k predpisom ali standardom, ki bi zagotovili, da podjetja ne uporabljajo nekaterih molekul za nezakonite raziskave in razvoj.
• Podjetja Biopharma veliko vlagajo v svoje raziskovalne laboratorije, da bi omogočila inženiring mikrobov na zahtevo kot storitev za druga biotehnološka podjetja in raziskovalne organizacije.
• Sintetična biologija omogoča razvoj živih robotov in nanodelcev, ki lahko izvajajo operacije in izvajajo genetske terapije.
• Večja odvisnost od virtualnih tržnic za dobavo kemikalij, kar podjetjem omogoča hitro pridobivanje in pridobivanje določenih molekul, izboljšanje njihove operativne učinkovitosti in skrajšanje časa do trženja novih izdelkov.
• Vlade sprejemajo politike za obvladovanje etičnih posledic in varnostnih vprašanj sintetične biologije, zlasti v kontekstu razvoja živih robotov in nanodelcev za uporabo v medicini.
• Izobraževalne ustanove, ki revidirajo učne načrte, da bodo vključevale naprednejše teme iz sintezne biologije in molekularnih znanosti, s čimer bodo pripravile naslednjo generacijo znanstvenikov na nastajajoče izzive in priložnosti na teh področjih.

Vprašanja, ki jih je treba upoštevati

• Kateri so drugi možni primeri uporabe molekul na zahtevo?
• Kako drugače lahko ta storitev spremeni znanstveno raziskovanje in razvoj?