Sintetični biolog Tom Knight je dejal: »21. stoletje bo stoletje inženirske biologije.« Je eden od ustanoviteljev sintetične biologije in eden od petih ustanoviteljev podjetja Ginkgo Bioworks, zvezdniškega podjetja na področju sintetične biologije. Podjetje je bilo 18. septembra uvrščeno na newyorško borzo, njegova vrednost pa je dosegla 15 milijard ameriških dolarjev.
Tom Knight se je s svojim raziskovalnim zanimanjem preusmeril iz računalništva v biologijo. Že od srednje šole je poletne počitnice izkoristil za študij računalništva in programiranja na MIT-u, nato pa je tam preživel tudi dodiplomski in podiplomski študij.
Tom Knight Ko je spoznal, da Moorov zakon napoveduje meje človeške manipulacije s silicijevimi atomi, je svojo pozornost usmeril na živa bitja. »Potrebujemo drugačen način, kako postaviti atome na pravo mesto ... Katera je najkompleksnejša kemija? To je biokemija. Predstavljam si, da lahko uporabite biomolekule, kot so beljakovine, ki se lahko same sestavljajo in sestavljajo v potrebnem območju kristalizacije.«
Uporaba inženirskega kvantitativnega in kvalitativnega razmišljanja za načrtovanje bioloških originalov je postala nova raziskovalna metoda. Sintetična biologija je kot preskok v človeškem znanju. Kot interdisciplinarno področje inženirstva, računalništva, biologije itd. je bilo začetno leto sintetične biologije določeno leto 2000.
V dveh študijah, objavljenih letos, je ideja o načrtovanju vezij za biologe dosegla nadzor nad izražanjem genov.
Znanstveniki na Univerzi v Bostonu so v E. coli izdelali gensko stikalo. Ta model uporablja le dva genska modula. Z uravnavanjem zunanjih dražljajev je mogoče vklopiti ali izklopiti izražanje genov.
Istega leta so znanstveniki na Univerzi Princeton uporabili tri genske module za doseganje izhodnega načina "nihanja" v signalu vezja z uporabo medsebojne inhibicije in sproščanja inhibicije med njimi.
Diagram preklopnega stikala gena
Celična delavnica
Na sestanku sem slišal ljudi govoriti o "umetnem mesu".
Po modelu računalniške konference, "nekonferenčne samoorganizirane konference" za prosto komunikacijo, nekateri pijejo pivo in klepetajo: Kateri uspešni izdelki so v "sintetični biologiji"? Nekdo je omenil "umetno meso" pod Nemogočo hrano.
Impossible Food se ni nikoli imenoval podjetje za "sintetično biologijo", vendar ključna prodajna prednost, ki ga loči od drugih umetnih mesnih izdelkov – hemoglobin, zaradi katerega vegetarijansko meso diši edinstveno "meso", izvira iz tega podjetja pred približno 20 leti. Izmed nastajajočih disciplin.
Tehnologija, ki jo uporabljamo, je preprosta genska modifikacija, ki kvasovkam omogoča proizvodnjo "hemoglobina". Če uporabimo terminologijo sintetične biologije, kvasovke postanejo "tovarna celic", ki proizvaja snovi po željah ljudi.
Zakaj je meso tako živo rdeče in ima poseben vonj, ko ga okusimo? Nemogoča hrana velja za bogatega "hemoglobina" v mesu. Hemoglobin najdemo v različnih živilih, vendar je njegova vsebnost še posebej visoka v živalskih mišicah.
Zato je ustanovitelj podjetja in biokemik Patrick O. Brown izbral hemoglobin kot "ključno začimbo" za simulacijo živalskega mesa. Brown je to "začimbo" ekstrahiral iz rastlin in izbral sojo, ki je v svojih koreninah bogata s hemoglobinom.
Tradicionalna metoda proizvodnje zahteva neposredno ekstrakcijo "hemoglobina" iz korenin soje. Za en kilogram "hemoglobina" je potrebnih 6 hektarjev soje. Ekstrakcija rastlin je draga, zato je Impossible Food razvil novo metodo: v kvasovko vsadite gen, ki lahko sestavlja hemoglobin, in ko kvasovka raste in se razmnožuje, bo rasel tudi hemoglobin. Če uporabimo analogijo, je to podobno, kot če bi gosi pustili leči jajca v obsegu mikroorganizmov.
Hem, ki ga pridobivajo iz rastlin, se uporablja v burgerjih iz "umetnega mesa".
Nove tehnologije povečujejo učinkovitost pridelave, hkrati pa zmanjšujejo porabo naravnih virov za sajenje. Ker so glavni proizvodni materiali kvas, sladkor in minerali, ni veliko kemičnih odpadkov. Če pomislimo na to, je to resnično tehnologija, ki "izboljšuje prihodnost".
Ko ljudje govorijo o tej tehnologiji, imam občutek, da je to le preprosta tehnologija. Po njihovem mnenju je preveč materialov, ki jih je mogoče na ta način oblikovati na genetski ravni. Razgradljive plastike, začimbe, nova zdravila in cepiva, pesticidi za določene bolezni in celo uporaba ogljikovega dioksida za sintezo škroba ... Začel sem imeti nekaj konkretnih predstav o možnostih, ki jih prinaša biotehnologija.
Branje, pisanje in spreminjanje genov
DNK nosi vse informacije o življenju od vira in je tudi vir tisočih lastnosti življenja.
Dandanes lahko ljudje zlahka preberejo zaporedje DNK in ga sintetizirajo v skladu z načrti. Na konferenci sem slišal ljudi govoriti o tehnologiji CRISPR, ki je leta 2020 večkrat prejela Nobelovo nagrado za kemijo. Ta tehnologija, imenovana "genetske čarobne škarje", lahko natančno locira in reže DNK, s čimer se izvede urejanje genov.
Na podlagi te tehnologije urejanja genov se je pojavilo veliko zagonskih podjetij. Nekatera jo uporabljajo za reševanje genske terapije zahtevnih bolezni, kot so rak in genetske bolezni, druga pa za gojenje organov za presaditev in odkrivanje bolezni.
Tehnologija urejanja genov je tako hitro vstopila v komercialne aplikacije, da ljudje vidijo velike možnosti biotehnologije. Z vidika same razvojne logike biotehnologije je po dozorevanju branja, sinteze in urejanja genskih zaporedij naslednja faza seveda načrtovanje z genetske ravni za proizvodnjo materialov, ki zadovoljujejo človeške potrebe. Tehnologijo sintetične biologije lahko razumemo tudi kot naslednjo stopnjo v razvoju genske tehnologije.
Znanstvenici Emmanuelle Charpentier in Jennifer A. Doudna sta leta 2020 prejeli Nobelovo nagrado za kemijo za tehnologijo CRISPR.
»Mnogi ljudje so bili obsedeni z definicijo sintetične biologije ... Do takšnega trka je prišlo med inženirstvom in biologijo. Mislim, da se je vse, kar iz tega izhaja, začelo imenovati sintetična biologija,« je dejal Tom Knight.
Če pogledamo časovno lestvico, so ljudje od začetka kmetijske družbe z dolgotrajnim križanjem in selekcijo izbirali in ohranjali želene živalske in rastlinske lastnosti. Sintetična biologija se začne neposredno na genetski ravni, da ustvari lastnosti, ki si jih ljudje želijo. Trenutno znanstveniki uporabljajo tehnologijo CRISPR za gojenje riža v laboratoriju.
Eden od organizatorjev konference, ustanovitelj podjetja Qiji, Lu Qi, je v uvodnem videoposnetku dejal, da bi biotehnologija lahko prinesla obsežne spremembe v svet, tako kot prejšnja internetna tehnologija. To potrjuje, da so vsi direktorji internetnih podjetij ob odstopni izjavi izrazili zanimanje za znanosti o življenju.
Vsi internetni velikani so pozorni. Ali končno prihaja poslovni trend znanosti o življenju?
Tom Knight (prvi z leve) in štirje drugi ustanovitelji podjetja Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Med kosilom sem slišal novico: Unilever je 2. septembra sporočil, da bo do leta 2030 investiral milijardo evrov v postopno opustitev fosilnih goriv v čiste surovine za izdelke.
V desetih letih bodo pralni detergenti, pralni praški in mila, ki jih proizvaja Procter & Gamble, postopoma uporabljali rastlinske surovine ali tehnologijo zajemanja ogljika. Podjetje je namenilo tudi dodatno milijardo evrov za ustanovitev sklada za financiranje raziskav na področju biotehnologije, ogljikovega dioksida in drugih tehnologij za zmanjšanje emisij ogljika.
Ljudje, ki so mi povedali to novico, tako kot jaz, ki sem jo slišal, so bili nekoliko presenečeni nad časovno omejitvijo manj kot 10 let: Ali bo tehnološke raziskave in razvoj do množične proizvodnje v celoti uresničen tako kmalu?
Ampak upam, da se bo uresničilo.
Čas objave: 31. dec. 2021