Synteettinen biologi Tom Knight sanoi: "2000-luku on insinööribiologian vuosisata." Hän on yksi synteettisen biologian perustajista ja yksi Ginkgo Bioworksin, synteettisen biologian tähtiyrityksen, viidestä perustajasta. Yritys listautui New Yorkin pörssiin 18. syyskuuta, ja sen arvostus nousi 15 miljardiin Yhdysvaltain dollariin.
Tom Knightin tutkimusintressit ovat siirtyneet tietokoneista biologiaan. Lukioajoista lähtien hän käytti kesälomaansa tietokoneiden ja ohjelmoinnin opiskeluun MIT:ssä ja suoritti myöhemmin myös kandidaatti- ja maisteriopinnot MIT:ssä.
Tom Knight Tajutessaan, että Mooren laki ennusti ihmisen kyvyn manipuloida piiatomia rajoitukset, hän käänsi huomionsa eläviin olentoihin. "Tarvitsemme erilaisen tavan asettaa atomit oikeille paikoilleen... Mikä on monimutkaisinta kemiaa? Se on biokemiaa. Kuvittelen, että voit käyttää biomolekyylejä, kuten proteiineja, jotka voivat itsejärjestäytyä ja järjestyä tarvittavassa rajoissa. kiteytys."
Insinööritieteiden kvantitatiivisen ja kvalitatiivisen ajattelun hyödyntäminen biologisten alkuperäiskappaleiden suunnittelussa on muodostunut uudeksi tutkimusmenetelmäksi. Synteettinen biologia on kuin harppaus ihmiskunnan tietämyksessä. Monitieteisenä tekniikan, tietojenkäsittelytieteen, biologian jne. alana synteettisen biologian alkamisvuodeksi on asetettu vuosi 2000.
Kahdessa tänä vuonna julkaistussa tutkimuksessa biologien piirisuunnittelun idea on saavuttanut geenien ilmentymisen hallinnan.
Bostonin yliopiston tutkijat rakensivat E. coli -bakteeriin geenikytkimen. Tämä malli käyttää vain kahta geenimoduulia. Säätelemällä ulkoisia ärsykkeitä geenien ilmentymistä voidaan kytkeä päälle tai pois päältä.
Samana vuonna Princetonin yliopiston tutkijat käyttivät kolmea geenimoduulia saavuttaakseen piirisignaalin "värähtely"-moodin käyttämällä niiden välistä keskinäistä estoa ja eston vapautumista.
Geenikytkimen kaavio
Solutyöpaja
Kokouksessa kuulin ihmisten puhuvan "keinotekoisesta lihasta".
Tietokonekonferenssin mallin mukaisesti "itseorganisoitu konferenssi ilman konferenssia" vapaata kommunikaatiota varten, jotkut ihmiset juovat olutta ja juttelevat: Mitä menestyviä tuotteita "synteettisessä biologiassa" on? Joku mainitsi "keinotekoisen lihan" mahdottoman ruoan alla.
Impossible Food ei ole koskaan kutsunut itseään "synteettisen biologian" yritykseksi, mutta sen muista keinotekoisista lihatuotteista erottava keskeinen myyntivaltti – hemoglobiini, joka antaa kasvislihalle ainutlaatuisen "lihan" tuoksun – tulee tältä yritykseltä noin 20 vuoden takaa. Uusien alojen yritys.
Kyseessä on teknologia, jossa hiiva pystyy yksinkertaisella geenimuokkauksella tuottamaan "hemoglobiinia". Synteettisen biologian terminologiaa käyttäen hiivasta tulee "solutehdas", joka tuottaa aineita ihmisten toiveiden mukaisesti.
Mikä tekee lihasta niin kirkkaanpunaisen ja siinä on erityinen aromi maistaessaan? Mahdotonta ruokaa pidetään lihan rikkaana "hemoglobiinina". Hemoglobiinia löytyy useista elintarvikkeista, mutta sen pitoisuus on erityisen korkea eläinten lihaksissa.
Siksi yrityksen perustaja ja biokemisti Patrick O. Brown valitsi hemoglobiinin "keskeiseksi mausteeksi" eläinlihan simuloimiseksi. Brown eristi tämän "mausteen" kasveista ja valitsi soijapapuja, joiden juurissa on runsaasti hemoglobiinia.
Perinteinen tuotantomenetelmä vaatii "hemoglobiinin" suoraa uuttamista soijapapujen juurista. Yhden kilogramman "hemoglobiinin" uuttaminen vaatii 6 eekkeriä soijapapuja. Kasvien uuttaminen on kallista, ja Impossible Food on kehittänyt uuden menetelmän: hemoglobiinin kokoamiseen tarvittava geeni istutetaan hiivaan, ja hiivan kasvaessa ja lisääntyessä hemoglobiini kasvaa. Analogisesti tämä on kuin hanhen antaisi munia mikro-organismien mittakaavassa.
Kasveista uutettua hemiä käytetään "keinotekoisen lihan" hampurilaisissa
Uudet teknologiat lisäävät tuotantotehokkuutta ja vähentävät samalla istutusten kuluttamia luonnonvaroja. Koska tärkeimmät tuotantomateriaalit ovat hiiva, sokeri ja mineraalit, kemiallista jätettä ei synny paljon. Ajattelemalla asiaa, tämä on todellakin teknologia, joka "tekee tulevaisuudesta paremman".
Kun ihmiset puhuvat tästä teknologiasta, minusta tuntuu, että se on vain yksinkertainen teknologia. Heidän mielestään on liian monia materiaaleja, joita voidaan suunnitella geneettisesti tällä tavalla. Hajoavat muovit, mausteet, uudet lääkkeet ja rokotteet, torjunta-aineet tiettyihin sairauksiin ja jopa hiilidioksidin käyttö tärkkelyksen syntetisoinnissa... Aloin saada konkreettisia mielikuvia bioteknologian tuomista mahdollisuuksista.
Lue, kirjoita ja muokkaa geenejä
DNA kantaa kaiken elämän tiedon lähteestä, ja se on myös tuhansien elämän ominaisuuksien lähde.
Nykyään ihmiset voivat helposti lukea DNA-sekvenssiä ja syntetisoida DNA-sekvenssiä suunnitelman mukaisesti. Kuulin konferenssissa ihmisten puhuvan CRISPR-teknologiasta, joka voitti useita kertoja vuoden 2020 kemian Nobel-palkinnon. Tämä "Genetic Magic Scissors" -niminen teknologia pystyy paikantamaan ja leikkaamaan DNA:ta tarkasti, mikä mahdollistaa geenien muokkaamisen.
Tämän geenimuokkausteknologian pohjalta on syntynyt monia startup-yrityksiä. Jotkut käyttävät sitä ratkaisemaan vaikeiden sairauksien, kuten syövän ja geneettisten sairauksien, geeniterapiaongelmia, ja toiset käyttävät sitä elinten viljelyyn ihmissiirtoja varten ja sairauksien havaitsemiseen.
Geenimuokkausteknologia on saavuttanut kaupalliset sovellukset niin nopeasti, että ihmiset näkevät bioteknologian suuret mahdollisuudet. Bioteknologian kehityslogiikan näkökulmasta seuraava vaihe on luonnollisesti geneettisen tason suunnittelu, kun geneettisten sekvenssien lukeminen, synteesi ja muokkaus ovat kypsyneet, ihmisen tarpeita vastaavien materiaalien tuottaminen. Synteettisen biologian teknologia voidaan ymmärtää myös geeniteknologian kehityksen seuraavana vaiheena.
Kaksi tiedemiestä, Emmanuelle Charpentier ja Jennifer A. Doudna, voittivat vuoden 2020 Nobelin kemianpalkinnon CRISPR-teknologiasta.
”Monet ihmiset ovat olleet pakkomielteisesti kiinnostuneita synteettisen biologian määritelmästä… Tällainen törmäys on tapahtunut tekniikan ja biologian välillä. Mielestäni kaikkea tästä syntyvää on alettu kutsua synteettiseksi biologiaksi”, Tom Knight sanoi.
Aikaskaalaa pidentäen, maatalousyhteiskunnan alusta lähtien ihmiset ovat seuloneet ja säilyttäneet haluamiaan eläinten ja kasvien ominaisuuksia pitkien risteytysten ja valinnan avulla. Synteettinen biologia alkaa suoraan geneettiseltä tasolta luodakseen ihmisten haluamia ominaisuuksia. Tällä hetkellä tutkijat ovat käyttäneet CRISPR-teknologiaa riisin kasvattamiseen laboratoriossa.
Yksi konferenssin järjestäjistä, Qijin perustaja Lu Qi, sanoi avausvideolla, että bioteknologia voi tuoda laajoja muutoksia maailmaan aivan kuten aiempi internet-teknologia. Tämä näyttää vahvistavan sen, että kaikki internet-toimitusjohtajat ilmaisivat kiinnostuksensa biotieteisiin erottuaan.
Internetin jättiläiset seuraavat tilannetta. Onko biotieteiden bisnestrendi vihdoin tulossa?
Tom Knight (ensimmäinen vasemmalta) ja neljä muuta Ginkgo Bioworksin perustajaa | Ginkgo Bioworks
Lounastauolla kuulin uutisen: Unilever ilmoitti 2. syyskuuta investoivansa miljardi euroa fossiilisten polttoaineiden käytön lopettamiseen puhtaissa tuoteraaka-aineissa vuoteen 2030 mennessä.
Kymmenen vuoden kuluessa Procter & Gamblen valmistamat pyykinpesuaineet, pyykinpesujauheet ja saippuatuotteet siirtyvät vähitellen kasviperäisiin raaka-aineisiin tai hiilen talteenottoteknologiaan. Yhtiö varasi myös miljardi euroa rahaston perustamiseen bioteknologian, hiilidioksidin ja muiden hiilidioksidipäästöjä vähentävien teknologioiden tutkimuksen rahoittamiseksi.
Ihmiset, jotka kertoivat minulle tämän uutisen, kuten minä joka kuulin uutisen, olivat hieman yllättyneitä alle 10 vuoden aikarajasta: Toteutetaanko teknologian tutkimus ja kehitys massatuotantoon täysin niin pian?
Mutta toivon, että se toteutuu.
Julkaisun aika: 31.12.2021