Biolog syntetyczny Tom Knight powiedział: „XXI wiek będzie wiekiem biologii inżynieryjnej”.Jest jednym z założycieli biologii syntetycznej i jednym z pięciu założycieli Ginkgo Bioworks, wiodącej firmy w dziedzinie biologii syntetycznej.18 września spółka zadebiutowała na nowojorskiej giełdzie, a jej wycena osiągnęła 15 miliardów dolarów.
Zainteresowania badawcze Toma Knighta przesunęły się z komputerów na biologię.Od czasów szkoły średniej wakacje letnie wykorzystywał na naukę informatyki i programowania na MIT, a następnie spędzał tam także studia licencjackie i magisterskie.
Tom Knight Zdając sobie sprawę, że prawo Moore'a przewiduje granice manipulacji człowieka atomami krzemu, zwrócił swoją uwagę na istoty żywe.„Potrzebujemy innego sposobu na umieszczenie atomów we właściwym miejscu… Jaka jest najbardziej złożona chemia? To biochemia. Wyobrażam sobie, że można wykorzystać biomolekuły, takie jak białka, które mogą się samoorganizować i składać w wymaganym zakresie. krystalizacja."
Nową metodą badawczą stało się wykorzystanie inżynierskiego myślenia ilościowego i jakościowego do projektowania biologicznych oryginałów.Biologia syntetyczna jest jak skok w ludzkiej wiedzy.Jako interdyscyplinarna dziedzina inżynierii, informatyki, biologii itp., rok rozpoczęcia biologii syntetycznej ustalono na rok 2000.
W dwóch badaniach opublikowanych w tym roku pomysł zaprojektowania obwodów dla biologów pozwolił na osiągnięcie kontroli ekspresji genów.
Naukowcy z Uniwersytetu Bostońskiego skonstruowali przełącznik genowy w E. coli.Model ten wykorzystuje tylko dwa moduły genowe.Regulując bodźce zewnętrzne, ekspresję genów można włączać i wyłączać.
W tym samym roku naukowcy z Uniwersytetu Princeton wykorzystali trzy moduły genowe, aby uzyskać sygnał wyjściowy w trybie „oscylacji” poprzez wykorzystanie wzajemnego hamowania i zwalniania hamowania między nimi.
Schemat przełącznika genu
Warsztat komórkowy
Na spotkaniu słyszałem, jak ludzie mówili o „sztucznym mięsie”.
Kierując się modelem konferencji komputerowych, „samoorganizującej się konferencji bez konferencji” w celu swobodnej komunikacji, niektórzy ludzie piją piwo i rozmawiają: Jakie udane produkty znajdują się w „Biologii syntetycznej”?Ktoś wspomniał o „sztucznym mięsie” w kategorii „Niemożliwe jedzenie”.
Impossible Food nigdy nie nazywała siebie firmą zajmującą się „biologią syntetyczną”, ale główny punkt sprzedaży, który odróżnia ją od innych sztucznych produktów mięsnych – hemoglobina, która nadaje mięsu wegetariańskiemu niepowtarzalny zapach „mięsa”, pochodzi od tej firmy około 20 lat temu.O nowych dyscyplinach.
Zastosowana technologia polega na zastosowaniu prostej edycji genów, aby umożliwić drożdżom produkcję „hemoglobiny”.Stosując terminologię biologii syntetycznej, drożdże stają się „fabryką komórek”, która produkuje substancje zgodnie z życzeniami ludzi.
Co sprawia, że mięso jest tak jaskrawoczerwone i ma szczególny aromat w smaku?Impossible Food jest uważany za bogatą w „hemoglobinę” mięso.Hemoglobinę można znaleźć w różnych produktach spożywczych, ale jej zawartość jest szczególnie wysoka w mięśniach zwierząt.
Dlatego założyciel firmy i biochemik Patrick O. Brown wybrał hemoglobinę jako „kluczową przyprawę” do imitacji mięsa zwierzęcego.Wydobywając tę „przyprawę” z roślin, Brown wybrał soję, która jest bogata w hemoglobinę w korzeniach.
Tradycyjna metoda produkcji wymaga bezpośredniej ekstrakcji „hemoglobiny” z korzeni soi.Na jeden kilogram „hemoglobiny” potrzeba 6 akrów soi.Ekstrakcja roślin jest kosztowna, dlatego firma Impossible Food opracowała nową metodę: wszczepia się gen, który może kompilować hemoglobinę w drożdżach, a w miarę wzrostu i replikacji drożdży, hemoglobina będzie rosła.Używając analogii, można to porównać do pozwalania gęsi znosić jaja na skalę mikroorganizmów.
Hem pozyskiwany z roślin stosowany jest w burgerach ze „sztucznego mięsa”.
Nowe technologie zwiększają efektywność produkcji, jednocześnie zmniejszając zużycie zasobów naturalnych podczas sadzenia.Ponieważ głównymi materiałami produkcyjnymi są drożdże, cukier i minerały, nie ma zbyt wielu odpadów chemicznych.Myśląc o tym, jest to naprawdę technologia, która „czyni przyszłość lepszą”.
Kiedy ludzie mówią o tej technologii, mam wrażenie, że jest to po prostu prosta technologia.Ich zdaniem jest zbyt wiele materiałów, które można w ten sposób zaprojektować z poziomu genetycznego.Rozkładalne tworzywa sztuczne, przyprawy, nowe leki i szczepionki, pestycydy na określone choroby, a nawet wykorzystanie dwutlenku węgla do syntezy skrobi… Zacząłem mieć konkretne wyobrażenia na temat możliwości, jakie niesie ze sobą biotechnologia.
Czytaj, zapisuj i modyfikuj geny
DNA niesie ze źródła całą informację o życiu i jest także źródłem tysięcy cech życia.
Obecnie ludzie mogą z łatwością odczytać sekwencję DNA i zsyntetyzować sekwencję DNA zgodnie z projektem.Na konferencji słyszałem, jak ludzie mówili o technologii CRISPR, która wielokrotnie zdobyła Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii 2020.Technologia ta, zwana „Genetic Magic Scissor”, umożliwia dokładne zlokalizowanie i wycięcie DNA, umożliwiając w ten sposób edycję genów.
W oparciu o tę technologię edycji genów powstało wiele firm typu start-up.Niektórzy wykorzystują go do rozwiązywania terapii genowej trudnych chorób, takich jak nowotwory i choroby genetyczne, a niektórzy wykorzystują go do hodowli narządów do przeszczepiania ludzi i wykrywania chorób.
Technologia edycji genów tak szybko weszła do zastosowań komercyjnych, że ludzie dostrzegają ogromne perspektywy biotechnologii.Z punktu widzenia logiki rozwoju samej biotechnologii, po osiągnięciu dojrzałości odczytania, syntezy i edycji sekwencji genetycznych, kolejnym etapem jest naturalnie projektowanie od poziomu genetycznego w celu wytworzenia materiałów odpowiadających potrzebom człowieka.Technologię biologii syntetycznej można też rozumieć jako kolejny etap rozwoju technologii genowej.
Dwie naukowcy Emmanuelle Charpentier i Jennifer A. Doudna zdobyły Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii 2020 za technologię CRISPR.
„Wiele osób ma obsesję na punkcie definicji biologii syntetycznej… Doszło do tego rodzaju zderzenia inżynierii z biologią. Myślę, że wszystko, co z tego wynika, zaczęto nazywać biologią syntetyczną”.– powiedział Tom Knight.
Wydłużając skalę czasową, od początków społeczeństwa rolniczego ludzie selekcjonowali i zachowywali pożądane cechy zwierząt i roślin poprzez długie krzyżowanie i selekcję.Biologia syntetyczna zaczyna się bezpośrednio na poziomie genetycznym, aby wygenerować cechy, których pragnie człowiek.Obecnie naukowcy wykorzystali technologię CRISPR do uprawy ryżu w laboratorium.
Jeden z organizatorów konferencji, założyciel Qiji Lu Qi, powiedział w filmie otwierającym, że biotechnologia może przynieść światu rozległe zmiany, podobnie jak poprzednia technologia internetowa.Wydaje się to potwierdzać fakt, że wszyscy dyrektorzy generalni Internetu, składając rezygnację, wyrazili zainteresowanie naukami przyrodniczymi.
Wszyscy internetowi bigwigi zwracają na to uwagę.Czy biznesowy trend life science w końcu nadchodzi?
Tom Knight (pierwszy od lewej) i czterech innych założycieli Ginkgo Bioworks |Ginkgo Bioworks
Podczas lunchu usłyszałem wiadomość: 2 września Unilever powiedział, że zainwestuje 1 miliard euro, aby do 2030 roku wycofywać paliwa kopalne na rzecz czystych surowców produktowych.
W ciągu 10 lat detergenty do prania, proszki do prania i mydła produkowane przez Procter & Gamble będą stopniowo wykorzystywać surowce roślinne lub technologię wychwytywania dwutlenku węgla.Firma przeznaczyła także kolejny miliard euro na utworzenie funduszu finansowania badań nad biotechnologią, dwutlenkiem węgla i innymi technologiami ograniczającymi emisję dwutlenku węgla.
Osoby, które przekazały mi tę wiadomość, podobnie jak ja, która ją usłyszała, były nieco zaskoczone limitem czasowym wynoszącym niecałe 10 lat: czy badania i rozwój technologii do masowej produkcji zostaną tak szybko zrealizowane?
Ale mam nadzieję, że to się spełni.
Czas publikacji: 31 grudnia 2021 r