Il biologo sintetico Tom Knight ha affermato: "Il 21° secolo sarà il secolo della biologia ingegneristica".È uno dei fondatori della biologia sintetica e uno dei cinque fondatori di Ginkgo Bioworks, un'azienda leader nel campo della biologia sintetica.La società è stata quotata alla Borsa di New York il 18 settembre e la sua valutazione ha raggiunto i 15 miliardi di dollari.
Gli interessi di ricerca di Tom Knight hanno subito uno spostamento dall'informatica alla biologia.Dai tempi del liceo, ha utilizzato le vacanze estive per studiare informatica e programmazione al MIT, e poi ha trascorso anche i suoi livelli universitari e post-laurea al MIT.
Tom Knight Rendendosi conto che la legge di Moore prevedeva i limiti della manipolazione umana degli atomi di silicio, rivolse la sua attenzione agli esseri viventi."Abbiamo bisogno di un modo diverso per mettere gli atomi al posto giusto... Qual è la chimica più complessa? È la biochimica. Immagino che si possano usare biomolecole, come le proteine, che possono autoassemblarsi e assemblarsi nell'intervallo di cui si ha bisogno. cristallizzazione."
L'utilizzo del pensiero ingegneristico quantitativo e qualitativo per progettare originali biologici è diventato un nuovo metodo di ricerca.La biologia sintetica è come un salto nella conoscenza umana.Essendo un campo interdisciplinare di ingegneria, informatica, biologia, ecc., l'anno di inizio della biologia sintetica è stato fissato nel 2000.
In due studi pubblicati quest'anno, l'idea della progettazione di circuiti per i biologi ha raggiunto il controllo dell'espressione genetica.
Gli scienziati dell'Università di Boston hanno costruito un interruttore genetico nell'Escherichia coli.Questo modello utilizza solo due moduli genetici.Regolando gli stimoli esterni, l'espressione genica può essere attivata o disattivata.
Nello stesso anno, gli scienziati dell'Università di Princeton hanno utilizzato tre moduli genetici per ottenere l'uscita in modalità "oscillazione" nel segnale del circuito utilizzando l'inibizione reciproca e il rilascio dell'inibizione tra di loro.
Schema dell'interruttore di attivazione/disattivazione del gene
Laboratorio di cellule
All'incontro ho sentito parlare di "carne artificiale".
Seguendo il modello della conferenza informatica, la "conferenza auto-organizzata unconference" per la comunicazione libera, alcuni bevono birra e chiacchierano: quali prodotti di successo ci sono nella "biologia sintetica"?Qualcuno ha menzionato la "carne artificiale" sotto Impossible Food.
Impossible Food non si è mai definita un'azienda di "biologia sintetica", ma il punto di forza che la distingue da altri prodotti a base di carne artificiale: l'emoglobina che rende la carne vegetariana dall'odore unico della "carne" proviene da questa azienda circa 20 anni fa.Delle discipline emergenti.
La tecnologia coinvolta consiste nell'utilizzare un semplice editing genetico per consentire al lievito di produrre "emoglobina".Per applicare la terminologia della biologia sintetica, il lievito diventa una “fabbrica di cellule” che produce sostanze secondo i desideri delle persone.
Cosa rende la carne così rossa brillante e ha un aroma speciale quando viene gustata?Impossible Food è considerato la ricca "emoglobina" contenuta nella carne.L'emoglobina si trova in vari alimenti, ma il contenuto è particolarmente elevato nei muscoli degli animali.
Pertanto, l'emoglobina è stata scelta dal fondatore e biochimico dell'azienda Patrick O. Brown come "condimento chiave" per simulare la carne animale.Estraendo questo "condimento" dalle piante, Brown ha scelto la soia che è ricca di emoglobina alla radice.
Il metodo di produzione tradizionale prevede l'estrazione diretta dell'"emoglobina" dalle radici dei semi di soia.Un chilogrammo di "emoglobina" richiede 6 acri di soia.L’estrazione delle piante è costosa e Impossible Food ha sviluppato un nuovo metodo: impiantare il gene in grado di sintetizzare l’emoglobina nel lievito e, man mano che il lievito cresce e si replica, l’emoglobina crescerà.Per usare un’analogia, è come lasciare che l’oca deponga le uova sulla scala dei microrganismi.
L'eme, che viene estratto dalle piante, viene utilizzato negli hamburger di "carne artificiale".
Le nuove tecnologie aumentano l’efficienza produttiva riducendo al contempo le risorse naturali consumate dalla semina.Poiché i principali materiali di produzione sono lievito, zucchero e minerali, non ci sono molti rifiuti chimici.A pensarci bene, questa è davvero una tecnologia che “rende migliore il futuro”.
Quando le persone parlano di questa tecnologia, sento che si tratta solo di una tecnologia semplice.Secondo loro, ci sono troppi materiali che possono essere progettati in questo modo a livello genetico.Plastica degradabile, spezie, nuovi farmaci e vaccini, pesticidi per malattie specifiche e persino l’uso dell’anidride carbonica per sintetizzare l’amido… Ho iniziato ad avere alcune immaginazioni concrete sulle possibilità offerte dalla biotecnologia.
Leggere, scrivere e modificare i geni
Il DNA trasporta tutte le informazioni sulla vita dalla fonte ed è anche la fonte di migliaia di tratti della vita.
Al giorno d'oggi, gli esseri umani possono facilmente leggere la sequenza del DNA e sintetizzare la sequenza del DNA secondo il progetto.Alla conferenza ho sentito parlare molte volte della tecnologia CRISPR che ha vinto il Premio Nobel per la Chimica 2020.Questa tecnologia, chiamata "Genetic Magic Scissor", può localizzare e tagliare con precisione il DNA, realizzando così l'editing genetico.
Sulla base di questa tecnologia di editing genetico sono emerse molte startup.Alcuni lo usano per risolvere la terapia genetica di malattie difficili come il cancro e le malattie genetiche, e alcuni lo usano per coltivare organi per i trapianti umani e rilevare malattie.
Una tecnologia di editing genetico è entrata nelle applicazioni commerciali così rapidamente che le persone vedono le grandi prospettive della biotecnologia.Dal punto di vista della logica di sviluppo della biotecnologia stessa, una volta maturate le attività di lettura, sintesi e modifica delle sequenze genetiche, la fase successiva è naturalmente quella di progettare a livello genetico per produrre materiali che soddisfino i bisogni umani.La tecnologia della biologia sintetica può anche essere intesa come la fase successiva nello sviluppo della tecnologia genetica.
Due scienziate Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna hanno vinto il Premio Nobel per la Chimica 2020 per la tecnologia CRISPR.
"Molte persone sono ossessionate dalla definizione di biologia sintetica... Questo tipo di collisione si è verificata tra ingegneria e biologia. Penso che tutto ciò che ne risulta abbia cominciato a essere chiamato biologia sintetica."Tom Knight ha detto.
Estendendo la scala temporale, fin dall'inizio della società agricola, gli esseri umani hanno selezionato e conservato i tratti animali e vegetali desiderati attraverso lunghi incroci e selezioni.La biologia sintetica parte direttamente dal livello genetico per generare i tratti desiderati dagli esseri umani.In questo momento, gli scienziati hanno utilizzato la tecnologia CRISPR per coltivare il riso in laboratorio.
Uno degli organizzatori della conferenza, il fondatore di Qiji Lu Qi, ha affermato nel video di apertura che la biotecnologia potrebbe apportare grandi cambiamenti al mondo proprio come la precedente tecnologia Internet.Ciò sembra confermare che tutti i CEO di Internet hanno espresso interesse per le scienze della vita quando si sono dimessi.
I pezzi grossi di Internet stanno tutti prestando attenzione.Il trend commerciale delle scienze della vita sta finalmente arrivando?
Tom Knight (primo da sinistra) e altri quattro fondatori di Ginkgo Bioworks |Ginkgo Bioworks
Durante il pranzo ho sentito una notizia: il 2 settembre Unilever ha dichiarato che avrebbe investito 1 miliardo di euro per eliminare gradualmente i combustibili fossili in materie prime pulite entro il 2030.
Entro 10 anni, i detersivi per bucato, i detersivi e i saponi prodotti da Procter & Gamble adotteranno gradualmente materie prime vegetali o tecnologie di cattura del carbonio.L’azienda ha inoltre stanziato un altro miliardo di euro per istituire un fondo per finanziare la ricerca sulla biotecnologia, sull’anidride carbonica e altre tecnologie per ridurre le emissioni di carbonio.
Le persone che mi hanno riferito questa notizia, come me che l’hanno appresa, sono rimaste un po’ sorprese dal limite temporale inferiore a 10 anni: la ricerca e lo sviluppo tecnologico fino alla produzione di massa saranno pienamente realizzati così presto?
Ma spero che si realizzi.
Orario di pubblicazione: 31 dicembre 2021