Syntetický biolog Tom Knight řekl: „21. století bude stoletím inženýrské biologie.“ Je jedním ze zakladatelů syntetické biologie a jedním z pěti zakladatelů společnosti Ginkgo Bioworks, hvězdné společnosti v oblasti syntetické biologie. Společnost byla kótována na newyorské burze cenných papírů 18. září a její ocenění dosáhlo 15 miliard amerických dolarů.
Tom Knight se ve svém výzkumu přesunul od informatiky k biologii. Už od střední školy využíval letních prázdnin ke studiu informatiky a programování na MIT a poté tam také absolvoval bakalářské a magisterské studium.
Tom Knight si uvědomil, že Moorův zákon předpovídá limity lidské manipulace s atomy křemíku, a obrátil svou pozornost k živým organismům. „Potřebujeme jiný způsob, jak umístit atomy na správné místo… Jaká je nejsložitější chemie? Je to biochemie. Představuji si, že můžete použít biomolekuly, jako jsou proteiny, které se dokáží samy sestavit a sestavit v rozsahu, který potřebujete. krystalizace.“
Využití kvantitativního a kvalitativního inženýrského myšlení k návrhu biologických originálů se stalo novou výzkumnou metodou. Syntetická biologie je jako skok v lidském poznání. Jako interdisciplinární obor inženýrství, informatiky, biologie atd. byl za rok zahájení syntetické biologie stanoven rok 2000.
Ve dvou studiích publikovaných letos se podařilo dosáhnout kontroly genové exprese díky myšlence návrhu obvodů pro biology.
Vědci z Bostonské univerzity zkonstruovali v E. coli genový přepínač. Tento model používá pouze dva genové moduly. Regulací vnějších podnětů lze genovou expresi zapnout nebo vypnout.
Ve stejném roce vědci z Princetonské univerzity použili tři genové moduly k dosažení „oscilačního“ režimu v signálu obvodu pomocí vzájemné inhibice a uvolnění inhibice mezi nimi.
Schéma přepínače genu
Cell Workshop
Na schůzi jsem slyšel lidi mluvit o „umělém mase“.
Podle modelu počítačové konference, „nekonferenční samoorganizované konference“ pro volnou komunikaci, někteří lidé pijí pivo a povídání: Jaké úspěšné produkty jsou v „syntetické biologii“? Někdo zmínil „umělé maso“ v sekci Impossible Food.
Společnost Impossible Food se nikdy neoznačovala za společnost „syntetické biologie“, ale klíčový prodejní argument, který ji odlišuje od ostatních umělých masných výrobků – hemoglobin, díky kterému vegetariánské maso jedinečně voní „maso“, pochází od této společnosti asi před 20 lety. Z nově vznikajících oborů.
Technologie spočívá v jednoduché úpravě genů, která umožňuje kvasinkám produkovat „hemoglobin“. Abychom aplikovali terminologii syntetické biologie, kvasinky se stávají „buněčnou továrnou“, která produkuje látky podle přání lidí.
Co dělá maso tak jasně červeným a má při ochutnání zvláštní vůni? Za nemožné jídlo se považuje bohatý „hemoglobin“ v mase. Hemoglobin se nachází v různých potravinách, ale jeho obsah je obzvláště vysoký ve svalech zvířat.
Proto si zakladatel společnosti a biochemik Patrick O. Brown vybral hemoglobin jako „klíčovou kořenící přísadu“ pro simulaci zvířecího masa. Brown toto „koření“ extrahoval z rostlin a vybral sójové boby, které jsou v kořenech bohaté na hemoglobin.
Tradiční metoda výroby vyžaduje přímou extrakci „hemoglobinu“ z kořenů sójových bobů. Jeden kilogram „hemoglobinu“ vyžaduje 6 akrů sójových bobů. Extrakce z rostlin je nákladná a společnost Impossible Food vyvinula novou metodu: implantuje gen, který dokáže sestavit hemoglobin, do kvasinek a jak kvasinky rostou a replikují se, poroste i hemoglobin. Abychom použili analogii, je to jako nechat husy snášet vejce v měřítku mikroorganismů.
Hem, který se extrahuje z rostlin, se používá v burgerech z „umělého masa“.
Nové technologie zvyšují efektivitu produkce a zároveň snižují spotřebu přírodních zdrojů při pěstování. Vzhledem k tomu, že hlavními výrobními surovinami jsou kvasnice, cukr a minerály, nevznikají velké chemické odpady. Když se nad tím zamyslíme, je to skutečně technologie, která „dělá budoucnost lepší“.
Když lidé mluví o této technologii, mám pocit, že je to jen jednoduchá technologie. V jejich očích existuje příliš mnoho materiálů, které lze tímto způsobem navrhnout na genetické úrovni. Biologicky rozložitelné plasty, koření, nové léky a vakcíny, pesticidy na specifické nemoci a dokonce i použití oxidu uhličitého k syntéze škrobu… Začal jsem mít konkrétní představy o možnostech, které biotechnologie přináší.
Čtení, zápis a modifikace genů
DNA nese veškeré informace o životě od zdroje a je také zdrojem tisíců životních znaků.
V dnešní době si lidé mohou snadno přečíst sekvenci DNA a syntetizovat ji podle svého záměru. Na konferenci jsem slyšel lidi mluvit o technologii CRISPR, která v roce 2020 mnohokrát získala Nobelovu cenu za chemii. Tato technologie, nazývaná „Genetické magické nůžky“, dokáže přesně lokalizovat a řezat DNA, a tím realizovat genovou editaci.
Na základě této technologie genové editace vzniklo mnoho začínajících společností. Některé ji používají k řešení genové terapie obtížných onemocnění, jako je rakovina a genetická onemocnění, a jiné ji používají k kultivaci orgánů pro lidské transplantace a detekci nemocí.
Technologie genové editace vstoupila do komerčních aplikací tak rychle, že lidé vidí velké perspektivy biotechnologie. Z pohledu logiky vývoje samotné biotechnologie je po dozrání čtení, syntézy a editace genetických sekvencí přirozenou další fází návrh na genetické úrovni pro výrobu materiálů, které splňují lidské potřeby. Technologii syntetické biologie lze také chápat jako další fázi ve vývoji genové technologie.
Dvě vědkyně, Emmanuelle Charpentier a Jennifer A. Doudna, získaly Nobelovu cenu za chemii za rok 2020 za technologii CRISPR.
„Mnoho lidí je posedlé definicí syntetické biologie… Došlo k tomuto druhu kolize mezi inženýrstvím a biologií. Myslím, že cokoli, co z toho vyplývá, se začalo nazývat syntetickou biologií,“ řekl Tom Knight.
V časovém horizontu, od počátků zemědělské společnosti, lidé dlouhodobým křížením a selekcí vyhledávali a uchovávali si požadované vlastnosti zvířat a rostlin. Syntetická biologie začíná přímo na genetické úrovni, aby generovala vlastnosti, které lidé chtějí. V současné době vědci používají technologii CRISPR k pěstování rýže v laboratoři.
Jeden z organizátorů konference, zakladatel společnosti Qiji, Lu Qi, v úvodním videu uvedl, že biotechnologie může přinést do světa rozsáhlé změny, stejně jako předchozí internetové technologie. Zdá se, že to potvrzuje, že všichni generální ředitelé internetových společností projevili zájem o biologické vědy, když rezignovali.
Všichni internetoví velcí partneři dávají pozor. Přichází konečně obchodní trend biologických věd?
Tom Knight (první zleva) a čtyři další zakladatelé Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Během oběda jsem zaslechl novinku: Unilever 2. září oznámil, že do roku 2030 investuje 1 miliardu eur do postupného vyřazení fosilních paliv z řad čistých surovin.
Během 10 let budou prací prostředky, prací prášek a mýdla vyráběné společností Procter & Gamble postupně využívat rostlinné suroviny nebo technologie zachycování uhlíku. Společnost také vyčlenila další 1 miliardu eur na zřízení fondu pro financování výzkumu v oblasti biotechnologií, oxidu uhličitého a dalších technologií ke snižování emisí uhlíku.
Lidé, kteří mi tuto zprávu sdělili, stejně jako já, který jsem ji slyšel, byli trochu překvapeni časovým limitem kratším než 10 let: Bude technologický výzkum a vývoj plně realizován tak brzy?
Ale doufám, že se to splní.
Čas zveřejnění: 31. prosince 2021