Syntetický biológ Tom Knight povedal: „21. storočie bude storočím inžinierskej biológie.“ Je jedným zo zakladateľov syntetickej biológie a jedným z piatich zakladateľov spoločnosti Ginkgo Bioworks, hviezdnej spoločnosti v oblasti syntetickej biológie. Spoločnosť bola kótovaná na newyorskej burze cenných papierov 18. septembra a jej hodnota dosiahla 15 miliárd USD.
Tomove výskumné záujmy sa presunuli z informatiky na biológiu. Už od strednej školy využíval letné prázdniny na štúdium informatiky a programovania na MIT a potom tam strávil aj bakalárske a magisterské štúdium.
Tom Knight si uvedomil, že Moorov zákon predpovedá limity ľudskej manipulácie s atómami kremíka, a obrátil svoju pozornosť na živé organizmy. „Potrebujeme iný spôsob, ako umiestniť atómy na správne miesto… Aká je najzložitejšia chémia? Je to biochémia. Predpokladám, že môžete použiť biomolekuly, ako sú proteíny, ktoré sa dokážu samy zostaviť a zostaviť v rozsahu, ktorý potrebujete. kryštalizácia.“
Využitie inžinierskeho kvantitatívneho a kvalitatívneho myslenia na navrhovanie biologických originálov sa stalo novou výskumnou metódou. Syntetická biológia je ako skok v ľudskom poznaní. Ako interdisciplinárny odbor inžinierstva, informatiky, biológie atď. bol začiatočný rok syntetickej biológie stanovený na rok 2000.
V dvoch štúdiách publikovaných tento rok sa myšlienka návrhu obvodov pre biológov zamerala na kontrolu génovej expresie.
Vedci z Bostonskej univerzity skonštruovali v E. coli génový prepínač. Tento model používa iba dva génové moduly. Reguláciou vonkajších podnetov je možné zapnúť alebo vypnúť génovú expresiu.
V tom istom roku vedci na Princetonskej univerzite použili tri génové moduly na dosiahnutie „oscilačného“ režimu výstupu v signáli obvodu pomocou vzájomnej inhibície a uvoľnenia inhibície medzi nimi.
Schéma prepínača génov
Bunkový workshop
Na stretnutí som počul ľudí hovoriť o „umelom mäse“.
Podľa modelu počítačovej konferencie, „nekonferenčnej samoorganizovanej konferencie“ pre voľnú komunikáciu, niektorí ľudia pijú pivo a rozprávajú sa: Aké úspešné produkty sú v „syntetickej biológii“? Niekto spomenul „umelé mäso“ v rámci Nemožného jedla.
Spoločnosť Impossible Food sa nikdy nenazývala spoločnosťou „syntetickej biológie“, ale hlavný predajný argument, ktorý ju odlišuje od iných umelých mäsových výrobkov – hemoglobín, vďaka ktorému má vegetariánske mäso jedinečnú „mäsovú“ vôňu, pochádza od tejto spoločnosti spred približne 20 rokov. Z rozvíjajúcich sa disciplín.
Technológia spočíva vo využití jednoduchej úpravy génov, ktorá umožní kvasinkám produkovať „hemoglobín“. Ak použijeme terminológiu syntetickej biológie, kvasinky sa stanú „bunkovou továrňou“, ktorá produkuje látky podľa želaní ľudí.
Čo spôsobuje, že mäso je také jasne červené a má pri ochutnávaní zvláštnu arómu? Nemožné jedlo sa považuje za bohatý „hemoglobín“ v mäse. Hemoglobín sa nachádza v rôznych potravinách, ale jeho obsah je obzvlášť vysoký vo svaloch zvierat.
Preto si zakladateľ spoločnosti a biochemik Patrick O. Brown vybral hemoglobín ako „kľúčovú prísadu“ na simuláciu zvieracieho mäsa. Brown extrahoval túto „prísadu“ z rastlín a vybral sójové bôby, ktoré sú v koreňoch bohaté na hemoglobín.
Tradičná metóda výroby vyžaduje priamu extrakciu „hemoglobínu“ z koreňov sójových bôbov. Jeden kilogram „hemoglobínu“ vyžaduje 6 akrov sójových bôbov. Extrakcia rastlín je nákladná a spoločnosť Impossible Food vyvinula novú metódu: implantuje gén, ktorý dokáže zostaviť hemoglobín, do kvasiniek a ako kvasinky rastú a replikujú sa, hemoglobín bude rásť. Aby sme použili analógiu, je to ako nechať hus znášať vajcia v mierke mikroorganizmov.
Hém, ktorý sa extrahuje z rastlín, sa používa v hamburgeroch s „umelým mäsom“.
Nové technológie zvyšujú efektivitu výroby a zároveň znižujú spotrebu prírodných zdrojov pri pestovaní. Keďže hlavnými výrobnými materiálmi sú kvasnice, cukor a minerály, nevzniká veľa chemického odpadu. Keď sa nad tým zamyslíme, je to skutočne technológia, ktorá „robí budúcnosť lepšou“.
Keď ľudia hovoria o tejto technológii, mám pocit, že ide len o jednoduchú technológiu. Podľa nich existuje príliš veľa materiálov, ktoré sa dajú takto navrhnúť z genetickej úrovne. Biologicky rozložiteľné plasty, koreniny, nové lieky a vakcíny, pesticídy na špecifické choroby a dokonca aj použitie oxidu uhličitého na syntézu škrobu... Začal som mať konkrétne predstavy o možnostiach, ktoré prináša biotechnológia.
Čítať, zapisovať a modifikovať gény
DNA nesie všetky informácie o živote od zdroja a je tiež zdrojom tisícov znakov života.
V dnešnej dobe dokážu ľudia ľahko čítať sekvenciu DNA a syntetizovať ju podľa plánu. Na konferencii som počul ľudí hovoriť o technológii CRISPR, ktorá v roku 2020 mnohokrát získala Nobelovu cenu za chémiu. Táto technológia s názvom „Genetické magické nožnice“ dokáže presne lokalizovať a strihať DNA, čím sa realizuje génová editácia.
Na základe tejto technológie génovej úpravy vzniklo mnoho začínajúcich spoločností. Niektoré ju používajú na riešenie génovej terapie zložitých ochorení, ako je rakovina a genetické choroby, a iné ju používajú na kultiváciu orgánov na transplantáciu a detekciu chorôb.
Technológia génovej editácie vstúpila do komerčných aplikácií tak rýchlo, že ľudia vidia veľké perspektívy biotechnológie. Z pohľadu logiky vývoja samotnej biotechnológie, po dozretí čítania, syntézy a editácie genetických sekvencií je prirodzeným ďalším krokom navrhovanie z genetickej úrovne na výrobu materiálov, ktoré spĺňajú ľudské potreby. Technológiu syntetickej biológie možno chápať aj ako ďalšiu fázu vo vývoji génovej technológie.
Dve vedkyne, Emmanuelle Charpentier a Jennifer A. Doudna, získali Nobelovu cenu za chémiu za rok 2020 za technológiu CRISPR.
„Veľa ľudí je posadnutých definíciou syntetickej biológie... Došlo k tomuto druhu kolízie medzi inžinierstvom a biológiou. Myslím si, že všetko, čo z toho vyplýva, sa začalo nazývať syntetickou biológiou,“ povedal Tom Knight.
V časovom horizonte, od počiatkov poľnohospodárskej spoločnosti, ľudia dlhodobým krížením a selekciou vyhľadávali a udržiavali požadované vlastnosti zvierat a rastlín. Syntetická biológia začína priamo na genetickej úrovni, aby vytvorila vlastnosti, ktoré ľudia chcú. Vedci v súčasnosti používajú technológiu CRISPR na pestovanie ryže v laboratóriu.
Jeden z organizátorov konferencie, zakladateľ spoločnosti Qiji, Lu Qi, v úvodnom videu povedal, že biotechnológia môže priniesť do sveta rozsiahle zmeny, rovnako ako predchádzajúca internetová technológia. Zdá sa, že to potvrdzuje, že všetci generálni riaditelia internetových spoločností prejavili záujem o biologické vedy, keď odchádzali z funkcie.
Všetci internetoví magnáti dávajú pozor. Prichádza konečne obchodný trend biologických vied?
Tom Knight (prvý zľava) a štyria ďalší zakladatelia Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Počas obeda som počul správu: Unilever 2. septembra oznámil, že do roku 2030 investuje 1 miliardu eur do postupného vyradenia fosílnych palív z čistých surovín.
Do 10 rokov budú pracie prostriedky, pracie prášky a mydlá vyrábané spoločnosťou Procter & Gamble postupne využívať rastlinné suroviny alebo technológiu zachytávania uhlíka. Spoločnosť tiež vyčlenila ďalšiu miliardu eur na zriadenie fondu na financovanie výskumu v oblasti biotechnológií, oxidu uhličitého a ďalších technológií na zníženie emisií uhlíka.
Ľudia, ktorí mi túto správu povedali, rovnako ako ja, ktorý som ju počul, boli trochu prekvapení časovým limitom kratším ako 10 rokov: Bude technologický výskum a vývoj až po masovú výrobu plne realizovaný tak skoro?
Ale dúfam, že sa to splní.
Čas uverejnenia: 31. decembra 2021