Syntetisk biolog Tom Knight sa: «Det 21. århundre vil bli århundret for ingeniørbiologi.» Han er en av grunnleggerne av syntetisk biologi og en av de fem grunnleggerne av Ginkgo Bioworks, et stjerneselskap innen syntetisk biologi. Selskapet ble notert på New York-børsen 18. september, og verdsettelsen nådde 15 milliarder amerikanske dollar.
Tom Knights forskningsinteresser har endret seg fra databehandling til biologi. Fra videregående skole brukte han sommerferien til å studere databehandling og programmering ved MIT, og deretter tilbrakte han også bachelor- og mastergraden sin ved MIT.
Tom Knight innså at Moores lov forutså grensene for menneskelig manipulering av silisiumatomer, og vendte oppmerksomheten mot levende ting. «Vi trenger en annen måte å plassere atomer på riktig sted ... Hva er den mest komplekse kjemien? Det er biokjemi. Jeg ser for meg at man kan bruke biomolekyler, som proteiner, som kan selvmontere og sette seg sammen innenfor det området man trenger. krystallisering.»
Å bruke kvantitativ og kvalitativ tenkning innen ingeniørfag for å designe biologiske originaler har blitt en ny forskningsmetode. Syntetisk biologi er som et sprang i menneskelig kunnskap. Som et tverrfaglig felt innen ingeniørfag, informatikk, biologi osv., er startåret for syntetisk biologi satt til år 2000.
I to studier publisert i år har ideen om kretsdesign for biologer oppnådd kontroll over genuttrykk.
Forskere ved Boston University konstruerte en genbryter i E. coli. Denne modellen bruker bare to genmoduler. Ved å regulere eksterne stimuli kan genuttrykk slås av eller på.
Samme år brukte forskere ved Princeton University tre genmoduler for å oppnå "oscillasjons"-modusutgang i kretssignalet ved å bruke gjensidig hemming og frigjøring av hemming mellom dem.
Diagram over genbryter
Celleverksted
På møtet hørte jeg folk snakke om «kunstig kjøtt».
I tråd med datakonferansemodellen, den «ukonferansebaserte selvorganiserte konferansen» for fri kommunikasjon, drikker noen øl og prater: Hvilke vellykkede produkter finnes i «Syntetisk biologi»? Noen nevnte det «kunstige kjøttet» under Impossible Food.
Impossible Food har aldri kalt seg selv et «syntetisk biologi»-selskap, men det viktigste salgsargumentet som skiller det fra andre kunstige kjøttprodukter – hemoglobinet som får vegetarkjøtt til å lukte unikt «kjøtt» – kommer fra dette selskapet for omtrent 20 år siden. Av nye disipliner.
Teknologien som er involvert er å bruke enkel genredigering for å la gjær produsere «hemoglobin». For å bruke terminologien i syntetisk biologi blir gjær en «cellefabrikk» som produserer stoffer i henhold til folks ønsker.
Hva gjør kjøttet så knallrødt og har en spesiell aroma når det smaker? Impossible Food regnes som det rike «hemoglobinet» i kjøtt. Hemoglobin finnes i diverse matvarer, men innholdet er spesielt høyt i dyremuskler.
Derfor ble hemoglobin valgt av selskapets grunnlegger og biokjemiker Patrick O. Brown som «nøkkelkrydder» for å simulere animalsk kjøtt. Brown valgte soyabønner som er rike på hemoglobin i røttene, og utvant dette «krydderet» fra planter.
Den tradisjonelle produksjonsmetoden krever direkte utvinning av «hemoglobin» fra røttene til soyabønner. Ett kilo «hemoglobin» krever 2,4 hektar soyabønner. Planteutvinning er kostbart, og Impossible Food har utviklet en ny metode: implantere genet som kan kompilere hemoglobin i gjær, og etter hvert som gjæren vokser og replikerer seg, vil hemoglobinet vokse. For å bruke en analogi, dette er som å la gås legge egg på skalaen til mikroorganismer.
Hem, som utvinnes fra planter, brukes i burgere av «kunstig kjøtt».
Nye teknologier øker produksjonseffektiviteten samtidig som de reduserer bruken av naturressurser ved planting. Siden de viktigste produksjonsmaterialene er gjær, sukker og mineraler, er det ikke mye kjemisk avfall. Når man tenker på det, er dette virkelig en teknologi som «gjør fremtiden bedre».
Når folk snakker om denne teknologien, føler jeg at dette bare er en enkel teknologi. I deres øyne finnes det for mange materialer som kan designes fra det genetiske nivået på denne måten. Nedbrytbar plast, krydder, nye medisiner og vaksiner, plantevernmidler for spesifikke sykdommer, og til og med bruk av karbondioksid for å syntetisere stivelse ... Jeg begynte å få noen konkrete fantasier om mulighetene som bioteknologien gir.
Les, skriv og modifiser gener
DNA bærer all informasjon om livet fra kilden, og det er også kilden til tusenvis av livstrekk.
I dag kan mennesker enkelt lese DNA-sekvenser og syntetisere DNA-sekvenser i henhold til design. På konferansen hørte jeg folk snakke om CRISPR-teknologien som vant Nobelprisen i kjemi i 2020 mange ganger. Denne teknologien, kalt «Genetic Magic Scissor», kan nøyaktig lokalisere og kutte DNA, og dermed realisere genredigering.
Basert på denne genredigeringsteknologien har mange oppstartsselskaper dukket opp. Noen bruker den til å løse genterapiproblemer for vanskelige sykdommer som kreft og genetiske sykdommer, og noen bruker den til å dyrke organer for menneskelig transplantasjon og oppdage sykdommer.
Genredigeringsteknologi har kommet så raskt i kommersiell bruk at folk ser de store utsiktene innen bioteknologi. Fra perspektivet til selve utviklingslogikken bak bioteknologi, etter at lesing, syntese og redigering av genetiske sekvenser har modnet, er neste trinn naturlig nok å designe fra genetisk nivå for å produsere materialer som møter menneskelige behov. Syntetisk biologisk teknologi kan også forstås som neste trinn i utviklingen av genteknologi.
To forskere, Emmanuelle Charpentier og Jennifer A. Doudna, vant Nobelprisen i kjemi i 2020 for CRISPR-teknologi.
«Mange har vært besatt av definisjonen av syntetisk biologi ... Denne typen kollisjon har skjedd mellom ingeniørfag og biologi. Jeg tror alt som resulterer fra dette har begynt å bli kalt syntetisk biologi.» sa Tom Knight.
Siden jordbrukssamfunnets begynnelse har mennesker screenet og beholdt de dyre- og planteegenskapene de ønsker gjennom lang krysningsavl og seleksjon, og dermed utvidet tidsskalaen. Syntetisk biologi starter direkte på genetisk nivå for å generere de egenskapene mennesker ønsker. Akkurat nå har forskere brukt CRISPR-teknologi til å dyrke ris i laboratoriet.
En av arrangørene av konferansen, Qiji-grunnleggeren Lu Qi, sa i åpningsvideoen at bioteknologi kan føre til omfattende endringer i verden, akkurat som den tidligere internettteknologien. Dette ser ut til å bekrefte at alle internett-sjefer uttrykte interesse for biovitenskap da de trakk seg.
Internett-stormenn følger med. Er forretningstrenden innen livsvitenskap endelig på vei?
Tom Knight (først fra venstre) og fire andre grunnleggere av Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Under lunsjen hørte jeg en nyhet: Unilever sa 2. september at de ville investere 1 milliard euro for å fase ut fossilt brensel i rene råvarer innen 2030.
Innen ti år vil vaskemiddel-, vaskepulver- og såpeproduktene som produseres av Procter & Gamble gradvis ta i bruk plantebaserte råvarer eller karbonfangstteknologi. Selskapet satte også av ytterligere 1 milliard euro til å opprette et fond for å finansiere forskning på bioteknologi, karbondioksid og andre teknologier for å redusere karbonutslipp.
De som fortalte meg denne nyheten, i likhet med meg som hørte nyhetene, ble litt overrasket over tidsfristen på under 10 år: Vil teknologiforskning og -utvikling til masseproduksjon bli fullt ut realisert så snart?
Men jeg håper det vil gå i oppfyllelse.
Publiseringstid: 31. desember 2021