Syntetisk biolog Tom Knight sa: "2000-talet kommer att bli den tekniska biologins århundrade." Han är en av grundarna av syntetisk biologi och en av de fem grundarna av Ginkgo Bioworks, ett stjärnföretag inom syntetisk biologi. Företaget noterades på New York-börsen den 18 september och dess värdering nådde 15 miljarder USD.
Tom Knights forskningsintressen har genomgått en förskjutning från datorer till biologi. Från gymnasietiden använde han sommarlovet till att studera datorer och programmering vid MIT, och tillbringade sedan även sina grund- och avancerade studier vid MIT.
Tom Knight insåg att Moores lag förutspådde gränserna för mänsklig manipulation av kiselatomer och vände sin uppmärksamhet mot levande varelser. "Vi behöver ett annat sätt att placera atomer på rätt plats... Vilken är den mest komplexa kemin? Det är biokemi. Jag föreställer mig att man kan använda biomolekyler, såsom proteiner, som kan självorganisera och monteras inom det intervall man behöver. kristallisering."
Att använda kvantitativt och kvalitativt tänkande inom ingenjörsvetenskap för att designa biologiska original har blivit en ny forskningsmetod. Syntetisk biologi är som ett språng i mänsklig kunskap. Som ett tvärvetenskapligt område inom teknik, datavetenskap, biologi etc. har startåret för syntetisk biologi satts till år 2000.
I två studier som publicerades i år har idén om kretsdesign för biologer uppnått kontroll över genuttryck.
Forskare vid Boston University konstruerade en genvippebrytare i E. coli. Denna modell använder endast två genmoduler. Genom att reglera externa stimuli kan genuttryck slås på eller av.
Samma år använde forskare vid Princeton University tre genmoduler för att uppnå "oscillations"-utgången i kretssignalen genom att använda ömsesidig hämning och frisättning av hämning mellan dem.
Diagram över genbrytare
Cellverkstad
På mötet hörde jag folk prata om "konstgjort kött".
I linje med datorkonferensmodellen, den "icke-konferensbaserade självorganiserade konferensen" för fri kommunikation, dricker vissa människor öl och pratar: Vilka framgångsrika produkter finns det inom "Syntetisk biologi"? Någon nämnde det "konstgjorda köttet" under Impossible Food.
Impossible Food har aldrig kallat sig ett företag som tillverkar "syntetisk biologi", men den viktigaste försäljningsargumentet som skiljer det från andra artificiella köttprodukter – hemoglobinet som får vegetariskt kött att lukta unikt – kommer från detta företag för ungefär 20 år sedan. Av framväxande discipliner.
Tekniken som används är att använda enkel genredigering för att låta jäst producera "hemoglobin". För att tillämpa terminologin inom syntetisk biologi blir jäst en "cellfabrik" som producerar ämnen enligt människors önskemål.
Vad gör köttet så klart rött och har en speciell arom när det smakar? Impossible Food anses vara det rika "hemoglobinet" i kött. Hemoglobin finns i olika livsmedel, men halten är särskilt hög i djurmuskler.
Därför valde företagets grundare och biokemist Patrick O. Brown hemoglobin som "nyckelkrydda" för att simulera djurkött. För att utvinna denna "krydda" från växter valde Brown sojabönor som är rika på hemoglobin vid sina rötter.
Den traditionella produktionsmetoden kräver direkt extraktion av "hemoglobin" från sojabönornas rötter. Ett kilogram "hemoglobin" kräver 2,5 hektar sojabönor. Växtutvinning är kostsamt, och Impossible Food har utvecklat en ny metod: implantera genen som kan sammanställa hemoglobin i jäst, och allt eftersom jästen växer och replikerar sig kommer hemoglobinet att växa. För att använda en analogi är detta som att låta gås lägga ägg på mikroorganismernas skala.
Hem, som utvinns ur växter, används i hamburgare med "konstgjort kött".
Nya teknologier ökar produktionseffektiviteten samtidigt som de minskar de naturresurser som förbrukas vid plantering. Eftersom de huvudsakliga produktionsmaterialen är jäst, socker och mineraler, finns det inte mycket kemiskt avfall. När man tänker på det är detta verkligen en teknologi som "gör framtiden bättre".
När folk pratar om den här tekniken känner jag att det bara är en enkel teknik. I deras ögon finns det för många material som kan utformas från genetisk nivå på detta sätt. Nedbrytbara plaster, kryddor, nya läkemedel och vacciner, bekämpningsmedel för specifika sjukdomar, och till och med användningen av koldioxid för att syntetisera stärkelse… Jag började få några konkreta föreställningar om de möjligheter som biotekniken medför.
Läs, skriv och modifiera gener
DNA bär all information om livet från källan, och det är också källan till tusentals livsegenskaper.
Numera kan människor enkelt läsa DNA-sekvenser och syntetisera DNA-sekvenser enligt design. På konferensen hörde jag folk prata om CRISPR-tekniken som vann Nobelpriset i kemi 2020 många gånger. Denna teknik, kallad "Genetic Magic Scissor", kan exakt lokalisera och klippa DNA och därigenom genomföra genredigering.
Baserat på denna genredigeringsteknik har många startupföretag dykt upp. Vissa använder den för att lösa genterapiproblem vid svåra sjukdomar som cancer och genetiska sjukdomar, och andra använder den för att odla organ för mänsklig transplantation och upptäcka sjukdomar.
Genredigeringsteknik har nått kommersiella tillämpningar så snabbt att människor ser bioteknikens stora möjligheter. Ur bioteknikens utvecklingslogik i sig, efter att läsning, syntes och redigering av genetiska sekvenser har mognat, är nästa steg naturligtvis att designa från genetisk nivå för att producera material som möter mänskliga behov. Syntetisk biologiteknik kan också förstås som nästa steg i utvecklingen av genteknik.
Två forskare, Emmanuelle Charpentier och Jennifer A. Doudna, vann Nobelpriset i kemi 2020 för CRISPR-tekniken.
”Många har varit besatta av definitionen av syntetisk biologi… Den här typen av kollision har inträffat mellan ingenjörskonst och biologi. Jag tror att allt som blir resultatet av detta har börjat kallas syntetisk biologi”, sa Tom Knight.
Genom att förlänga tidsskalan har människor sedan jordbrukssamhällets början screenat och behållit de djur- och växtegenskaper de önskar genom lång korsavel och urval. Syntetisk biologi börjar direkt på genetisk nivå för att generera de egenskaper som människor önskar. Just nu har forskare använt CRISPR-teknik för att odla ris i laboratoriet.
En av konferensens arrangörer, Qijis grundare Lu Qi, sa i öppningsvideon att bioteknik kan komma att medföra omfattande förändringar i världen, precis som den tidigare internettekniken. Detta verkar bekräfta att internetchefer alla uttryckte intresse för biovetenskap när de avgick.
Internet-nördar är alla uppmärksamma. Är affärstrenden inom life science äntligen på väg?
Tom Knight (först från vänster) och fyra andra grundare av Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Under lunchen hörde jag en nyhet: Unilever sa den 2 september att de skulle investera 1 miljard euro för att fasa ut fossila bränslen i rena råvaror till 2030.
Inom 10 år kommer tvättmedel, tvättmedel och tvålprodukter som produceras av Procter & Gamble gradvis att använda växtråvaror eller koldioxidavskiljningsteknik. Företaget avsatte också ytterligare 1 miljard euro för att inrätta en fond för att finansiera forskning om bioteknik, koldioxid och andra tekniker för att minska koldioxidutsläppen.
De som berättade den här nyheten för mig, liksom jag som hörde nyheten, blev lite förvånade över tidsgränsen på mindre än 10 år: Kommer teknisk forskning och utveckling till massproduktion att förverkligas fullt ut så snart?
Men jag hoppas att det kommer att bli verklighet.
Publiceringstid: 31 december 2021