Ginkgo Bioworks био цутгах үйлдвэрээ ажиллуулж, тэрбум долларын үнэ бүхий ферментийн зах зээлд гарлаа.

Ginkgo Bioworks Биологийн инженерийн үйлчилгээний олон талт цэсээр биотехнологийн салбарын загварыг бүхэлд нь тасалдуулахад дахин нэг жил бэлдэж байна. Синтетик биологийн бүрэн үйлчилгээ үзүүлэгчийн хувьд Ginkgo нь шинийг бүтээхээс эхлээд бүх зүйлийг хийдэг амт, үнэртэн бүх организмыг инженерчлэх газар тариалангийн эмчилгээ болон амьд эм. Сүүлийн нэг жилийн хугацаанд Гинкго нүүдэл хийж байна биофарма, одоо тэд шинэ зарлалаа Ферментийн оюун ухаан үйлчилгээ. Би саяхан Ginkgo-г үүсгэн байгуулагчдын нэг, одоогийн гүйцэтгэх захирал, SynBioBeta 2023 дээр үг хэлэх Жейсон Келлитэй ярилцаж, компанийн хамгийн сүүлийн үеийн саналын талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авсан.

Ферментүүд рүү шилжих нь гайхмаар зүйл биш юм: биофармагаас хөдөө аж ахуйд хэрэглэхэд ферментүүд олон тэрбум доллар зах зээл. Эдгээр молекулууд нь бидний биеийг хэвийн ажиллуулахаас эхлээд химийн үйлдвэр дэх асар их хэмжээний урвалыг хурдасгах хүртэл олон талын үүрэг гүйцэтгэдэг жижигхэн биологийн машинууд юм. Зөвхөн хүний ​​биед л дууссан байдаг 2,700 фермент мөн эдгээрийн ихэнх нь өвчнийг эмчлэх зорилтууд юм. Химийн үйлдвэрлэлийн хувьд ферментүүд нь химийн холбоог үүсгэж, тасалдаг чухал хэрэгсэл юм. Мөн био эдийн засгийн хувьд тэдгээр нь тогтвортой ирээдүйг бий болгоход чухал түлхэц болдог.

Хэрэглэх талбараас үл хамааран хоол хүнс, эм, арьс арчилгаа, нэхмэл эдлэл, химийн бодис эсвэл биологийн аргаар бүтээж болох бусад зүйлээс үл хамааран ферментүүд нь тогтвортой орцыг үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүн болгон хувиргадаг биологийн хүч юм. Гэхдээ тодорхой бүтээгдэхүүн, хэрэглээ бүр нь оновчтой гүйцэтгэлийг хангахын тулд тусгай ферментүүдийг боловсруулж, төгс төгөлдөр болгодог. "Ферментийн инженерчлэл" гэж нэрлэгддэг энэхүү үйл явц нь аль фермент хамгийн сайн ажиллахыг санал болгодог тооцооллын алгоритмуудыг боловсруулахаас эхлээд аль хост организмыг үйлдвэрлэхэд ашиглахыг тодорхойлох хүртэл өргөн хүрээний судалгаа, боловсруулалтыг шаарддаг. Шинэ фермент бүрийг хөгжүүлэх хугацаа нь маш урт бөгөөд үр дүн нь урьдчилж хөрөнгө оруулалтыг үргэлж зөвтгөдөггүй.

Ginkgo Bioworks хэлэхдээ - энэ бүгдийг хая: "Энэ бол бидний зах зээлд бий болгох гэж байгаа том өөрчлөлт юм. Бид хүмүүсийг өөрсдийн дотооддоо R&D хийхээ больж, манай платформыг ашиглахыг хүсч байна" гэж Келли бодож байна. "Бид таныг үзэл баримтлалаас арилжааны фермент рүү чиглүүлж чадна." Энэ нь өөрсдийн R&D хүчин чармайлтдаа хөрөнгө оруулалт хийхийг хүсдэггүй, зүгээр л ажил хийх шаардлагатай олон компаниудын хувьд сонирхолтой санал байж магадгүй юм. Гинкго энэ ажлыг тэдний гараас салгаад зогсохгүй илүү сайн, хурдан хийхээ амлаж байна.

Илүү их ферментийг хурдан хийдэг

Ферментийн инженерчлэл, арилжааны үйлдвэрлэл хэсэг хугацааны туршид бий болсон. Гэвч сүүлийн арван жилд өөрчлөгдсөн зүйл бол эдгээр молекулуудын салбарын эрэлт хэрэгцээ юм. Өмнө нь эрдэм шинжилгээний лаборатори, компаниуд ганц ферментийг өөрчлөхөд олон жил зарцуулдаг байсан бол одоо био үйлдвэрлэл нь ферментийн инженерүүдэд эдгээр биокатализаторыг нийлүүлэхэд дарамт учруулж байна. Өнөөдөр Ингэснээр бид маргаашийн тогтвортой байдлын зорилтуудыг биелүүлж чадна.

Гайхамшигтай ферментүүдийг боловсруулахад ур чадвар, дэд бүтэц шаардлагатай байв. Хийж буй даалгавараас хамааран зарим ферментийг сайжруулсан гүйцэтгэл эсвэл хатуу урвалын нөхцөлд тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд оновчтой болгох шаардлагатай байж болно; бусад төслүүд нь байгальд үүнтэй дүйцэхүйц өвөрмөц урвал явуулах шинэ ферментийг хөгжүүлэхийг шаардаж болно; заримдаа танд хэрэгтэй зүйл бол аль хэдийн байгаа ферментийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Зорилгооос үл хамааран Ginkgo нь дизайнаас эхлээд үйлдвэрлэлийн процессыг оновчтой болгох хүртэл бүх зүйлийг хариуцаж чадна.

Жишээлбэл, тахлын үед Гинкго нь COVID-19 мРНХ-ийн вакциныг үйлдвэрлэхэд чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох вакцины таглах ферментийн үйлдвэрлэлийг сайжруулахын тулд Aldevron-тай хамтран ажилласан. Тус компани вакцин үйлдвэрлэхэд учирч болзошгүй хүндрэлийг хурдан таньж, ферментийн үйлдвэрлэлийн хост омгийг сайжруулж, исгэх нөхцлийг оновчтой болгохоор ажилласан. Гинкгогийн сайжруулалтын ачаар Aldevron хийж чадсан 10 дахин их фермент өмнөх процесстой харьцуулахад нэг багцад .

Ферментийн дарааллын дэлхийн хамгийн том мэдээллийн санг бий болгох

Томруулах нь ферментийн зах зээлийн бүрэн боломжийг ашиглахад чухал ач холбогдолтой. Гэвч энэ салбарын жинхэнэ сорилт бол байгальд байдаггүй ферментийн шинэ функцуудыг зохион бүтээх, боловсруулах явдал юм. Энэхүү загвар нь машин сургалтын алгоритм дээр суурилсан Ginkgo-ийн нарийн программ хангамжаар бүтээгдсэн. Бусад компаниуд дуртай Өлгий, Биоматерийн дизайн, Кембриум, АрзедаБолон Basecamp судалгаа Мөн шинэ ферментүүдийг зохион бүтээх эсвэл одоо байгаа ферментүүдийг сайжруулахын тулд машин сургалтын хүч болон хиймэл оюун ухааныг ашиглаж байна. Тэд нийтийн болон өмчийн мэдээллийн сангаас генийн дараалалд дүн шинжилгээ хийж, шинэ ферментийн дарааллыг "бичих"-ийн тулд урьдчилан таамаглах загваруудыг ашигладаг.

Хэрэв та загваруудын талаар ямар нэгэн зүйл мэддэг бол тухайн загвар нь сургагдсан өгөгдлийн багцтайгаа тэнцэхүйц сайн аксиомыг мэднэ. Энд л Ginkgo Bioworks асар их давуу талтай. Гинкгогийн кодын санКомпанийн "биологийн багц" гэж нэрлэдэг ДНХ-ийн дараалал нь ферментийн инженерчлэлд шаардлагатай чанарыг агуулсан шинж чанаруудыг танихын тулд машин сургалтын алгоритмуудыг сургахад ашиглаж болно: "Учир нь бид лабораториуудаа үйлдвэр шиг ажиллуулдаг" гэж хэлэв. Келли. "Бид өөр хэнд ч байхгүй хурдаар системчилсэн өгөгдлийг үүсгэж байгаа бөгөөд иймээс манай загварууд маш сайн байдаг."

Гинкго нь дижитал болон физик дэд бүтцэд ихээхэн хөрөнгө оруулалт хийсэн. Сүүлийн хэдэн жилийн хугацаанд Гинкго гайхалтай өсөлтийг туулж, одоо 1,200 орчим ажилтантай болсон. Zymergen-ийг саяхан худалдаж авсан. Zymergen-ийн худалдан авалт нь чадавхийг нэмэгдүүлэх үүрлэсэн хүүхэлдэй шиг байсан: нэгдэхээс удалгүй Зимерген Radiant Genomics-ийг худалдаж авсан бөгөөд энэ нь байгалийн гаралтай бүтээгдэхүүн, генийг илрүүлэх үйлдвэрлэлийн платформыг боловсруулсан юм. Zymergen мөн өөр компанийг худалдаж авсан Lodo Therapeutics хүрээлэн буй орчны бичил биетний ДНХ-ийн асар их цуглуулгыг эмхэтгэсэн.

Эдгээр худалдан авалтууд нь хамгийн сайн геномын мэдээллийн санг бүрдүүлэх зорилготой хүчин чармайлтын нэг хэсэг юм. 2019 онд Ginkgo худалдан авалтад хөрөнгө оруулалт хийсэн Warp Drive Bio Тэдний геномын олборлолтын платформд зориулж эмийн компаниудаас цуглуулсан бичил биетний цуглуулгад: "Мянга төрөгчийн дараалал тогтоох энэхүү хувийн өмчийн тав, зургааг нь хийсэн байж магадгүй бөгөөд бид гурвыг нь авсан. Тиймээс бид геномикийн томоохон мэдээллийн сантай гэж хэлэхэд бид үүнийг хэлж байна" гэж Келли инээв.

Ginkgo хэлэхдээ, түүний мэдээллийн сан нь одоогоор 1 тэрбум орчим дараалалтай бөгөөд генетикийн бүх мэдээллийг үйлчлүүлэгчдэдээ авах боломжтой: "Энэ бол бүтээгдэхүүн боловсруулахыг хүссэн хүн бүрээс хол байгаа үйлчилгээний гэрээ" гэж Келли хэлэв.

Нэг дээвэр дор үзэл баримтлалаас үйлдвэрлэл хүртэл

Биологи бол үнэхээр нарийн төвөгтэй тул загвараар бий болсон дараалал бүрийг лабораторид туршиж үзэх шаардлагатай хэвээр байна. Codebase нь зүгээр л "дизайн хөдөлгүүрийн түлш" юм. Компьютерийн үүсгэсэн ферментийн үзэл баримтлалыг бий болгож, туршиж үздэг бодит физик хүчин чадал нь Ginkgo's Foundries юм. Цутгах үйлдвэрүүд нь хамгийн сүүлийн үеийн автоматжуулалт, программ хангамж, аналитикийг агуулсан өндөр хүчин чадалтай лаборатори бөгөөд үүнд өөрийн ДНХ синтезийн платформ, орчин үеийн исгэх төхөөрөмж багтсан бөгөөд олон мянган омгийг үйлдвэрлэж, шүүж, хамгийн сайн ферментийг олж илрүүлэх боломжтой. .

Стартап буюу бүр олон тэрбум долларын үнэтэй олон улсын аварга компани шиг Мерк – Танд сонголт байна: тэр бүх дэд бүтцийг өөрөө барих эсвэл аутсорсинг хийх. Келли "Та том төслийг манайд ирж аутсорсинг хийж болно, энэ нь чамаас их ачааллыг арилгах болно."

"Бид үйлчлүүлэгчдээ гэртээ харихыг үнэхээр хүсч байгаа зүйл бол та үүнийг өөрөө хийх шаардлагагүй юм - бид дэд бүтэц, автоматжуулалтад хагас тэрбум долларын хөрөнгө оруулалт хийсэн тул танд хэрэггүй" гэж Келли хэлэв. "Хэрэглэгчид маань амжилтанд хүрсэн цагт бид амжилтанд хүрдэг" гэдэг бол Гинкгогийн баримталдаг философи юм.

Баярлалаа Катя Тарасава Энэ нийтлэлийн талаар нэмэлт судалгаа хийх, тайлагнах. Би SynBioBeta-г үүсгэн байгуулагч бөгөөд Ginkgo Bioworks зэрэг миний бичсэн зарим компаниуд ивээн тэтгэгчээр ажилладаг. SynBioBeta хурал болон долоо хоног тутмын хоол боловсруулах.