Tilbúna líffræðingurinn Tom Knight sagði: „21. öldin verður öld verkfræðilíffræðinnar.“ Hann er einn af stofnendum tilbúna líffræði og einn af fimm stofnendum Ginkgo Bioworks, stjörnufyrirtækis í tilbúna líffræði. Fyrirtækið var skráð á kauphöllina í New York þann 18. september og verðmat þess náði 15 milljörðum Bandaríkjadala.
Rannsóknaráhugamál Toms Knight hafa færst frá tölvunarfræði yfir í líffræði. Frá menntaskólaárunum notaði hann sumarfríið til að læra tölvur og forritun við MIT og stundaði síðan einnig grunn- og framhaldsnám við MIT.
Tom Knight áttaði sig á því að lögmál Moore spáði fyrir um takmörk mannlegrar meðferðar á kísilatómum og beindi athygli sinni að lífverum. „Við þurfum aðra leið til að koma atómum á réttan stað… Hver er flóknasta efnafræðin? Það er lífefnafræði. Ég ímynda mér að hægt sé að nota lífsameindir, eins og prótein, sem geta sjálfsamsett sig og myndast innan þess marks sem þarf. kristöllun.“
Að nota verkfræðilega megindlega og eigindlega hugsun til að hanna líffræðileg frumrit hefur orðið ný rannsóknaraðferð. Tilbúin líffræði er eins og stökk í þekkingu mannkynsins. Sem þverfaglegt svið verkfræði, tölvunarfræði, líffræði o.s.frv. hefur upphafsár tilbúinrar líffræði verið sett árið 2000.
Í tveimur rannsóknum sem birtar voru á þessu ári hefur hugmyndin um rafrásahönnun fyrir líffræðinga náð að stjórna genatjáningu.
Vísindamenn við Boston-háskóla smíðuðu rofa fyrir genaskiptingu í E. coli. Þessi líkan notar aðeins tvær genaeiningar. Með því að stjórna utanaðkomandi áreitum er hægt að kveikja eða slökkva á tjáningu gena.
Á sama ári notuðu vísindamenn við Princeton-háskóla þrjár genaeiningar til að ná fram „sveiflu“-hamútgangi í hringrásarmerkinu með því að nota gagnkvæma hömlun og losun hömlunar á milli þeirra.
Skýringarmynd af rofa fyrir gen
Frumuverkstæði
Á fundinum heyrði ég fólk tala um „gervikjöt“.
Í samræmi við tölvuráðstefnulíkanið, „sjálfskipulögð ráðstefna án ráðstefnu“ fyrir frjáls samskipti, drekka sumir bjór og spjalla: Hvaða árangursríkar vörur eru til í „Tilbúinni líffræði“? Einhver nefndi „gervikjötið“ undir Ómögulegum mat.
Impossible Food hefur aldrei kallað sig „tilbúið líffræðifyrirtæki“, en aðal söluatriðið sem greinir það frá öðrum gervikjötvörum - blóðrauðinn sem lætur grænmetisfæði lykta einstakt „kjöt“ - kemur frá þessu fyrirtæki fyrir um 20 árum. Af nýjum fræðigreinum.
Tæknin sem um ræðir felst í því að nota einfalda genabreytingu til að leyfa geri að framleiða „hemóglóbín“. Til að nota hugtök tilbúið líffræði verður ger „frumuverksmiðja“ sem framleiðir efni í samræmi við óskir fólks.
Hvað gerir kjötið svona skærrautt og hefur sérstakan ilm þegar það bragðast? Impossible Food er talið vera ríkt „hemóglóbín“ í kjöti. Hemóglóbín finnst í ýmsum matvælum, en innihaldið er sérstaklega hátt í dýravöðvum.
Þess vegna valdi stofnandi fyrirtækisins og lífefnafræðingurinn Patrick O. Brown blóðrauða sem „lykilkryddi“ til að líkja eftir dýrakjöti. Brown valdi sojabaunir sem eru ríkar af blóðrauða í rótum sínum til að vinna þetta „kryddi“ úr plöntum.
Hefðbundna framleiðsluaðferðin krefst þess að „hemóglóbín“ sé dregið út beint úr rótum sojabauna. Eitt kílógramm af „hemóglóbíni“ krefst 6 ekra af sojabaunum. Útdráttur plantna er kostnaðarsamur og Impossible Food hefur þróað nýja aðferð: að græða genið sem getur sett hemóglóbín saman í ger, og þegar gerið vex og fjölgar sér, mun hemóglóbínið vaxa. Til að nota samlíkingu er þetta eins og að láta gæs verpa eggjum á kvarða örvera.
Heme, sem er unnið úr plöntum, er notað í „gervikjötsborgara“
Ný tækni eykur framleiðsluhagkvæmni og dregur úr notkun náttúruauðlinda við ræktun. Þar sem helstu framleiðsluefnin eru ger, sykur og steinefni, er ekki mikill efnaúrgangur. Þegar maður hugsar út í það, þá er þetta í raun tækni sem „gerir framtíðina betri“.
Þegar fólk talar um þessa tækni finnst mér þetta bara vera einföld tækni. Í þeirra augum eru of mörg efni sem hægt er að hanna frá erfðafræðilegu stigi á þennan hátt. Niðurbrjótanlegt plast, krydd, ný lyf og bóluefni, skordýraeitur gegn ákveðnum sjúkdómum og jafnvel notkun koltvísýrings til að mynda sterkju ... Ég fór að fá einhverjar raunverulegar hugmyndir um möguleikana sem líftæknin býður upp á.
Lesa, skrifa og breyta genum
DNA ber allar upplýsingar um líf frá upptökunum og það er einnig uppspretta þúsunda eiginleika lífsins.
Nú til dags geta menn auðveldlega lesið DNA-raðir og myndað DNA-raðir samkvæmt hönnun. Á ráðstefnunni heyrði ég fólk tala um CRISPR-tæknina sem vann Nóbelsverðlaunin í efnafræði árið 2020 margoft. Þessi tækni, kölluð „Genetic Magic Scissor“, getur staðsett og skorið DNA nákvæmlega og þannig framkvæmt genabreytingar.
Byggt á þessari genabreytingartækni hafa mörg sprotafyrirtæki komið fram. Sum nota hana til að leysa erfðameðferð við erfiðum sjúkdómum eins og krabbameini og erfðasjúkdómum, og önnur nota hana til að rækta líffæri fyrir ígræðslur manna og greina sjúkdóma.
Genabreytingartækni hefur komið svo hratt inn í viðskiptalegar notkunarmöguleika að fólk sér mikla möguleika í líftækni. Frá sjónarhóli þróunarrökfræði líftækninnar sjálfrar, eftir að lestur, myndun og breyting á erfðafræðilegum röðum hefur þroskast, er næsta skref eðlilega að hanna frá erfðafræðilegu stigi til að framleiða efni sem uppfylla þarfir manna. Einnig má skilja tilbúna líffræðitækni sem næsta skref í þróun erfðatækni.
Vísindakonurnar tvær, Emmanuelle Charpentier og Jennifer A. Doudna, hlutu Nóbelsverðlaunin í efnafræði árið 2020 fyrir CRISPR tækni.
„Margir hafa verið helteknir af skilgreiningunni á tilbúinni líffræði ... Þessi tegund áreksturs hefur átt sér stað milli verkfræði og líffræði. Ég held að allt sem af þessu leiðir hafi farið að vera kallað tilbúin líffræði,“ sagði Tom Knight.
Með því að lengja tímarammann hafa menn, frá upphafi landbúnaðarsamfélagsins, skimað og varðveitt þá eiginleika dýra og plantna sem þeir vilja með langri krossrækt og vali. Tilbúin líffræði byrjar beint á erfðafræðilegu stigi til að búa til þá eiginleika sem menn vilja. Núna hafa vísindamenn notað CRISPR tækni til að rækta hrísgrjón í rannsóknarstofu.
Einn af skipuleggjendum ráðstefnunnar, stofnandi Qiji, Lu Qi, sagði í opnunarmyndbandinu að líftækni gæti valdið miklum breytingum á heiminum, rétt eins og fyrri internettækni. Þetta virðist staðfesta að forstjórar internetsins sýndu allir áhuga á lífvísindum þegar þeir sögðu af sér.
Netsérfræðingar fylgjast allir með. Er viðskiptaþróun lífvísinda loksins að koma?
Tom Knight (fyrstur frá vinstri) og fjórir aðrir stofnendur Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Í hádeginu heyrði ég frétt: Unilever sagði 2. september að það myndi fjárfesta 1 milljarð evra til að útrýma framleiðslu á jarðefnaeldsneyti í hreinum hráefnum fyrir árið 2030.
Innan 10 ára munu þvottaefni, þvottaefni og sápur sem Procter & Gamble framleiðir smám saman taka upp hráefni úr jurtum eða kolefnisbindingartækni. Fyrirtækið setti einnig til hliðar 1 milljarð evra til viðbótar til að stofna sjóð til að fjármagna rannsóknir á líftækni, koltvísýringi og annarri tækni til að draga úr kolefnislosun.
Fólkið sem sagði mér þessar fréttir, eins og ég sem heyrði fréttirnar, var svolítið hissa á tímamörkunum sem voru innan við 10 ár: Munu tæknirannsóknir og þróun fram að fjöldaframleiðslu verða að veruleika svona fljótt?
En ég vona að það rætist.
Birtingartími: 31. des. 2021