Sintetički biolog Tom Knight rekao je: "21. stoljeće bit će stoljeće inženjerske biologije." On je jedan od osnivača sintetičke biologije i jedan od pet osnivača Ginkgo Bioworksa, zvjezdane tvrtke u sintetičkoj biologiji. Tvrtka je uvrštena na njujoršku burzu 18. rujna, a njezina je vrijednost dosegla 15 milijardi američkih dolara.
Tomovi istraživački interesi preusmjerili su se s računarstva na biologiju. Od srednje škole ljetne praznike koristio je za studij računarstva i programiranja na MIT-u, a zatim je tamo proveo i preddiplomski i diplomski studij.
Tom Knight Shvativši da Mooreov zakon predviđa granice ljudske manipulacije atomima silicija, usmjerio je svoju pozornost na živa bića. "Potreban nam je drugačiji način da atome smjestimo na pravo mjesto... Koja je najsloženija kemija? To je biokemija. Zamišljam da možete koristiti biomolekule, poput proteina, koje se mogu same sastavljati i sastavljati unutar raspona koji vam je potreban. kristalizacija."
Korištenje inženjerskog kvantitativnog i kvalitativnog razmišljanja za dizajniranje bioloških originala postala je nova istraživačka metoda. Sintetska biologija je poput skoka u ljudskom znanju. Kao interdisciplinarno područje inženjerstva, računarstva, biologije itd., početna godina sintetičke biologije postavljena je na 2000. godinu.
U dvije studije objavljene ove godine, ideja dizajna sklopova za biologe postigla je kontrolu ekspresije gena.
Znanstvenici sa Sveučilišta u Bostonu konstruirali su prekidač za gene u E. coli. Ovaj model koristi samo dva genska modula. Regulacijom vanjskih podražaja, ekspresija gena može se uključiti ili isključiti.
Iste godine, znanstvenici sa Sveučilišta Princeton koristili su tri genska modula kako bi postigli izlazni "oscilacijski" način rada u signalu kruga koristeći međusobnu inhibiciju i otpuštanje inhibicije između njih.
Dijagram prekidača gena
Radionica o ćelijama
Na sastanku sam čuo ljude kako govore o "umjetnom mesu".
Slijedeći model računalne konferencije, "nekonferencijske samoorganizirane konferencije" za slobodnu komunikaciju, neki ljudi piju pivo i čavrljaju: Koji uspješni proizvodi postoje u "sintetičkoj biologiji"? Netko je spomenuo "umjetno meso" pod Nemogućom hranom.
Impossible Food se nikada nije nazivao tvrtkom "sintetske biologije", ali ključna prodajna prednost koja ga razlikuje od drugih umjetnih mesnih proizvoda - hemoglobin koji vegetarijanskom mesu daje jedinstven miris "mesa" - dolazi iz ove tvrtke prije otprilike 20 godina. Iz novih disciplina.
Tehnologija koja je uključena sastoji se od jednostavnog uređivanja gena kako bi se kvascu omogućila proizvodnja "hemoglobina". Da primijenimo terminologiju sintetičke biologije, kvasac postaje "tvornica stanica" koja proizvodi tvari prema željama ljudi.
Što meso čini tako jarko crvenim i ima posebnu aromu kada se kuša? Nemoguća hrana smatra se bogatim "hemoglobinom" u mesu. Hemoglobin se nalazi u raznim namirnicama, ali sadržaj je posebno visok u životinjskim mišićima.
Stoga je osnivač tvrtke i biokemičar Patrick O. Brown odabrao hemoglobin kao "ključni začin" za simuliranje životinjskog mesa. Izdvajajući ovaj "začin" iz biljaka, Brown je odabrao soju koja je bogata hemoglobinom u svom korijenu.
Tradicionalna metoda proizvodnje zahtijeva izravnu ekstrakciju "hemoglobina" iz korijena soje. Za jedan kilogram "hemoglobina" potrebno je 6 hektara soje. Ekstrakcija biljke je skupa, a Impossible Food razvio je novu metodu: implantira gen koji može sastaviti hemoglobin u kvasac, i kako kvasac raste i replicira se, hemoglobin će rasti. Da upotrijebimo analogiju, to je kao da pustimo gusku da nosi jaja u mjerilu mikroorganizama.
Hem, koji se ekstrahira iz biljaka, koristi se u hamburgerima od "umjetnog mesa".
Nove tehnologije povećavaju učinkovitost proizvodnje uz smanjenje prirodnih resursa koji se troše sadnjom. Budući da su glavni proizvodni materijali kvasac, šećer i minerali, nema puno kemijskog otpada. Kad bolje razmislimo, ovo je zaista tehnologija koja "čini budućnost boljom".
Kad ljudi govore o ovoj tehnologiji, osjećam da je to samo jednostavna tehnologija. U njihovim očima, previše je materijala koji se mogu dizajnirati na genetskoj razini na ovaj način. Razgradiva plastika, začini, novi lijekovi i cjepiva, pesticidi za određene bolesti, pa čak i korištenje ugljikovog dioksida za sintezu škroba... Počeo sam imati neke konkretne zamisli o mogućnostima koje donosi biotehnologija.
Čitanje, pisanje i modificiranje gena
DNK nosi sve informacije o životu iz izvora, a ujedno je i izvor tisuća osobina života.
Danas ljudi mogu lako čitati sekvence DNK i sintetizirati sekvence DNK prema nacrtu. Na konferenciji sam čuo ljude kako govore o CRISPR tehnologiji koja je više puta osvojila Nobelovu nagradu za kemiju 2020. godine. Ova tehnologija, nazvana "Genetske magične škare", može točno locirati i rezati DNK, čime se ostvaruje uređivanje gena.
Na temelju ove tehnologije uređivanja gena pojavile su se mnoge startup tvrtke. Neke je koriste za rješavanje problema genske terapije teških bolesti poput raka i genetskih bolesti, a neke je koriste za uzgoj organa za transplantaciju i otkrivanje bolesti.
Tehnologija uređivanja gena tako je brzo ušla u komercijalne primjene da ljudi vide velike izglede biotehnologije. Iz perspektive same razvojne logike biotehnologije, nakon što čitanje, sinteza i uređivanje genetskih sekvenci sazrije, sljedeća faza je prirodno dizajniranje s genetske razine kako bi se proizveli materijali koji zadovoljavaju ljudske potrebe. Tehnologija sintetske biologije također se može shvatiti kao sljedeća faza u razvoju genske tehnologije.
Dvije znanstvenice, Emmanuelle Charpentier i Jennifer A. Doudna, osvojile su Nobelovu nagradu za kemiju 2020. godine za CRISPR tehnologiju.
„Mnogi su ljudi bili opsjednuti definicijom sintetičke biologije... Došlo je do ovakve kolizije između inženjerstva i biologije. Mislim da se sve što iz toga proizlazi počelo nazivati sintetičkom biologijom“, rekao je Tom Knight.
Proširujući vremensku skalu, od početka poljoprivrednog društva, ljudi su dugotrajnim križanjem i selekcijom birali i zadržavali željene životinjske i biljne osobine. Sintetska biologija kreće izravno od genetske razine kako bi generirala osobine koje ljudi žele. Trenutno su znanstvenici koristili CRISPR tehnologiju za uzgoj riže u laboratoriju.
Jedan od organizatora konferencije, osnivač Qijija, Lu Qi, rekao je u uvodnom videu da bi biotehnologija mogla donijeti velike promjene svijetu baš kao i prethodna internetska tehnologija. Čini se da to potvrđuje da su svi izvršni direktori internetskih tvrtki izrazili interes za znanosti o životu kada su dali ostavku.
Svi internetski velikani obraćaju pozornost. Dolazi li napokon poslovni trend znanosti o životu?
Tom Knight (prvi s lijeva) i još četiri osnivača Ginkgo Bioworksa | Ginkgo Bioworks
Tijekom ručka čuo sam vijest: Unilever je 2. rujna izjavio da će do 2030. uložiti milijardu eura u postupno ukidanje fosilnih goriva u čiste sirovine za proizvode.
U roku od 10 godina, deterdžent za rublje, prašak za pranje rublja i sapuni koje proizvodi Procter & Gamble postupno će usvojiti biljne sirovine ili tehnologiju hvatanja ugljika. Tvrtka je također izdvojila dodatnu milijardu eura za osnivanje fonda za financiranje istraživanja biotehnologije, ugljičnog dioksida i drugih tehnologija za smanjenje emisija ugljika.
Ljudi koji su mi rekli ovu vijest, kao i ja koji sam je čuo, bili su pomalo iznenađeni vremenskim ograničenjem od manje od 10 godina: Hoće li se tehnološka istraživanja i razvoj do masovne proizvodnje u potpunosti ostvariti tako brzo?
Ali nadam se da će se ostvariti.
Vrijeme objave: 31. prosinca 2021.