El biòleg sintètic Tom Knight va dir: "El segle XXI serà el segle de la biologia d'enginyeria". És un dels fundadors de la biologia sintètica i un dels cinc fundadors de Ginkgo Bioworks, una empresa estrella de la biologia sintètica. L'empresa va cotitzar a la Borsa de Nova York el 18 de setembre i la seva valoració va arribar als 15.000 milions de dòlars.
Els interessos de recerca de Tom Knight han canviat de la informàtica a la biologia. Des de l'institut, va aprofitar les vacances d'estiu per estudiar informàtica i programació al MIT, i després també va cursar els seus estudis de grau i postgrau al MIT.
Tom Knight En adonar-se que la llei de Moore preveia els límits de la manipulació humana dels àtoms de silici, va centrar la seva atenció en els éssers vius. "Necessitem una manera diferent de col·locar els àtoms al lloc correcte... Quina és la química més complexa? És la bioquímica. Imagino que es poden utilitzar biomolècules, com ara les proteïnes, que es poden autoassemblar i assemblar dins del rang de cristal·lització que es necessita."
L'ús del pensament quantitatiu i qualitatiu de l'enginyeria per dissenyar originals biològics s'ha convertit en un nou mètode de recerca. La biologia sintètica és com un salt en el coneixement humà. Com a camp interdisciplinari de l'enginyeria, la informàtica, la biologia, etc., l'any d'inici de la biologia sintètica s'ha fixat com l'any 2000.
En dos estudis publicats aquest any, la idea del disseny de circuits per a biòlegs ha aconseguit el control de l'expressió gènica.
Científics de la Universitat de Boston van construir un interruptor genètic en E. coli. Aquest model només utilitza dos mòduls genètics. Mitjançant la regulació d'estímuls externs, l'expressió gènica es pot activar o desactivar.
El mateix any, científics de la Universitat de Princeton van utilitzar tres mòduls genètics per aconseguir la sortida en mode "oscil·lació" al senyal del circuit mitjançant la inhibició mútua i l'alliberament de la inhibició entre ells.
Diagrama de l'interruptor de palanca genètic
Taller de cèl·lules
A la reunió, vaig sentir gent parlar de "carn artificial".
Seguint el model de conferència informàtica, la "conferència autoorganitzada sense conferència" per a la comunicació lliure, algunes persones beuen cervesa i xerren: Quins productes d'èxit hi ha a "Biologia sintètica"? Algú va esmentar la "carn artificial" a Impossible Food.
Impossible Food mai s'ha anomenat a si mateixa una empresa de "biologia sintètica", però el principal punt de venda que la distingeix d'altres productes carnis artificials (l'hemoglobina que fa que la carn vegetariana faci una olor única de "carn") prové d'aquesta empresa fa uns 20 anys. De disciplines emergents.
La tecnologia implicada consisteix a utilitzar una simple edició genètica per permetre que el llevat produeixi "hemoglobina". Per aplicar la terminologia de la biologia sintètica, el llevat es converteix en una "fàbrica de cèl·lules" que produeix substàncies segons els desitjos de les persones.
Què fa que la carn sigui tan vermella i tingui una aroma especial al tastar-la? Es considera que Impossible Food és la rica "hemoglobina" de la carn. L'hemoglobina es troba en diversos aliments, però el contingut és particularment alt en els músculs dels animals.
Per tant, el fundador i bioquímic de l'empresa, Patrick O. Brown, va escollir l'hemoglobina com el "condiment clau" per simular la carn animal. Per extreure aquest "condiment" de les plantes, Brown va triar la soja, que és rica en hemoglobina a les seves arrels.
El mètode de producció tradicional requereix l'extracció directa d'"hemoglobina" de les arrels de la soja. Un quilogram d'"hemoglobina" requereix 6 acres de soja. L'extracció de plantes és costosa, i Impossible Food ha desenvolupat un nou mètode: implantar el gen que pot compilar l'hemoglobina en el llevat, i a mesura que el llevat creix i es replica, l'hemoglobina creixerà. Per utilitzar una analogia, això és com deixar que una oca posi ous a l'escala dels microorganismes.
L'hemo, que s'extreu de les plantes, s'utilitza en hamburgueses de "carn artificial".
Les noves tecnologies augmenten l'eficiència de la producció alhora que redueixen els recursos naturals consumits per la plantació. Com que els principals materials de producció són el llevat, el sucre i els minerals, no hi ha gaires residus químics. Pensant-hi bé, aquesta és realment una tecnologia que "millora el futur".
Quan la gent parla d'aquesta tecnologia, sento que és només una tecnologia simple. Als seus ulls, hi ha massa materials que es poden dissenyar des del nivell genètic d'aquesta manera. Plàstics degradables, espècies, nous fàrmacs i vacunes, pesticides per a malalties específiques, i fins i tot l'ús de diòxid de carboni per sintetitzar midó... Vaig començar a tenir algunes imaginacions concretes sobre les possibilitats que oferia la biotecnologia.
Llegir, escriure i modificar gens
L'ADN porta tota la informació de la vida des de la font, i també és la font de milers de trets de la vida.
Avui dia, els éssers humans poden llegir fàcilment la seqüència d'ADN i sintetitzar-la segons el disseny. A la conferència, vaig sentir a la gent parlar de la tecnologia CRISPR, que va guanyar el Premi Nobel de Química del 2020 moltes vegades. Aquesta tecnologia, anomenada "Tisores Màgiques Genètiques", pot localitzar i tallar amb precisió l'ADN, permetent així l'edició genètica.
Basant-se en aquesta tecnologia d'edició genètica, han sorgit moltes empreses emergents. Algunes l'utilitzen per resoldre la teràpia gènica de malalties difícils com el càncer i les malalties genètiques, i d'altres l'utilitzen per cultivar òrgans per a trasplantaments humans i detectar malalties.
Una tecnologia d'edició genètica ha entrat en aplicacions comercials tan ràpidament que la gent veu les grans perspectives de la biotecnologia. Des de la perspectiva de la lògica de desenvolupament de la biotecnologia en si, un cop madurada la lectura, la síntesi i l'edició de seqüències genètiques, la següent etapa és, naturalment, dissenyar des del nivell genètic per produir materials que satisfacin les necessitats humanes. La tecnologia de biologia sintètica també es pot entendre com la següent etapa en el desenvolupament de la tecnologia genètica.
Dues científiques, Emmanuelle Charpentier i Jennifer A. Doudna, van guanyar el Premi Nobel de Química 2020 per la tecnologia CRISPR.
"Molta gent s'ha obsessionat amb la definició de biologia sintètica... Aquest tipus de col·lisió s'ha produït entre l'enginyeria i la biologia. Crec que tot el que resulta d'això ha començat a anomenar-se biologia sintètica", va dir Tom Knight.
Ampliant l'escala temporal, des dels inicis de la societat agrícola, els humans han seleccionat i retingut els trets animals i vegetals que desitgen mitjançant llargs encreuaments i selecció. La biologia sintètica comença directament des del nivell genètic per generar els trets que desitgen els humans. Ara mateix, els científics han utilitzat la tecnologia CRISPR per cultivar arròs al laboratori.
Un dels organitzadors de la conferència, el fundador de Qiji, Lu Qi, va dir al vídeo d'obertura que la biotecnologia pot portar canvis importants al món, igual que l'anterior tecnologia d'Internet. Això sembla confirmar que tots els CEO d'Internet van expressar interès per les ciències de la vida quan van dimitir.
Els peces grosses d'Internet hi estan parant atenció. Està arribant finalment la tendència empresarial de les ciències de la vida?
Tom Knight (primer per l'esquerra) i quatre altres fundadors de Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Durant el dinar, vaig sentir una notícia: Unilever va dir el 2 de setembre que invertiria 1.000 milions d'euros per eliminar gradualment els combustibles fòssils en matèries primeres netes per al 2030.
En un termini de 10 anys, els detergents, els detergents en pols i els sabons fabricats per Procter & Gamble adoptaran gradualment matèries primeres vegetals o tecnologia de captura de carboni. L'empresa també va reservar uns altres 1.000 milions d'euros per crear un fons per finançar la investigació sobre biotecnologia, diòxid de carboni i altres tecnologies per reduir les emissions de carboni.
Les persones que em van donar aquesta notícia, com jo que la vaig sentir, es van sorprendre una mica pel límit de temps de menys de 10 anys: Es farà realitat completament tan aviat la investigació i el desenvolupament tecnològic fins a la producció en massa?
Però espero que es faci realitat.
Data de publicació: 31 de desembre de 2021