Sinabi ng sintetikong biologist na si Tom Knight, "Ang ika-21 siglo ang magiging siglo ng inhenyeriya ng biyolohiya." Isa siya sa mga tagapagtatag ng sintetikong biyolohiya at isa sa limang tagapagtatag ng Ginkgo Bioworks, isang nangungunang kumpanya sa sintetikong biyolohiya. Ang kumpanya ay nakalista sa New York Stock Exchange noong Setyembre 18, at ang halaga nito ay umabot sa US$15 bilyon.
Ang mga interes sa pananaliksik ni Tom Knight ay sumailalim sa pagbabago mula sa kompyuter patungo sa biyolohiya. Mula noong high school, ginamit niya ang bakasyon sa tag-araw upang mag-aral ng kompyuter at programming sa MIT, at pagkatapos ay ginugol din niya ang kanyang undergraduate at graduate na antas sa MIT.
Napagtanto ni Tom Knight na hinulaan ng Batas ni Moore ang mga limitasyon ng manipulasyon ng tao sa mga atomo ng silicon, ibinaling niya ang kanyang pansin sa mga nabubuhay na bagay. "Kailangan natin ng ibang paraan upang mailagay ang mga atomo sa tamang lugar… Ano ang pinakakumplikadong kimika? Ito ay ang biochemistry. Naiisip ko na maaari mong gamitin ang mga biomolecule, tulad ng mga protina, na maaaring mag-self-assemble at mag-assemble sa loob ng saklaw na kailangan mo. crystallization."
Ang paggamit ng kwantitatibo at kwalitatibong pag-iisip sa inhinyeriya upang magdisenyo ng mga biyolohikal na orihinal ay naging isang bagong pamamaraan ng pananaliksik. Ang sintetikong biyolohiya ay parang isang paglukso sa kaalaman ng tao. Bilang isang interdisiplinaryong larangan ng inhinyeriya, agham pangkompyuter, biyolohiya, atbp., ang taon ng pagsisimula ng sintetikong biyolohiya ay itinakda bilang 2000.
Sa dalawang pag-aaral na inilathala ngayong taon, nakamit ng ideya ng disenyo ng circuit para sa mga biologist ang kontrol sa ekspresyon ng gene.
Gumawa ang mga siyentipiko sa Boston University ng Gene toggle switch sa E. coli. Gumagamit lamang ang modelong ito ng dalawang gene module. Sa pamamagitan ng pag-regulate ng external stimuli, maaaring i-on o i-off ang gene expression.
Sa parehong taon, gumamit ang mga siyentipiko sa Princeton University ng tatlong gene module upang makamit ang output ng "oscillation" mode sa circuit signal sa pamamagitan ng paggamit ng mutual inhibition at release of inhibition sa pagitan ng mga ito.
Diagram ng switch ng toggle ng gene
Pagawaan ng Selula
Sa pulong, narinig ko ang mga taong nag-uusap tungkol sa "artipisyal na karne."
Kasunod ng modelo ng kumperensya sa kompyuter, ang "kumperensyang inorganisa nang walang kumperensya" para sa malayang komunikasyon, ang ilang mga tao ay umiinom ng serbesa at nagkukwentuhan: Anong mga matagumpay na produkto ang mayroon sa "Synthetic Biology"? May nagbanggit ng "artipisyal na karne" sa ilalim ng Impossible Food.
Hindi kailanman tinawag ng Impossible Food ang sarili nito bilang isang kumpanyang "synthetic biology," ngunit ang pangunahing bentahe na nagpapaiba rito sa iba pang artipisyal na produktong karne—ang hemoglobin na nagpapabango sa karneng vegetarian na kakaiba—ay nagmula sa kumpanyang ito mga 20 taon na ang nakalilipas. Tungkol sa mga umuusbong na disiplina.
Ang teknolohiyang ginagamit ay ang paggamit ng simpleng pag-edit ng gene upang payagan ang yeast na makagawa ng "hemoglobin." Upang mailapat ang terminolohiya ng sintetikong biyolohiya, ang yeast ay nagiging isang "pabrika ng cell" na gumagawa ng mga sangkap ayon sa kagustuhan ng mga tao.
Ano ang dahilan kung bakit ang karne ay napakapula at may espesyal na aroma kapag ito ay nalalasahan? Ang Impossible Food ay itinuturing na mayamang "hemoglobin" sa karne. Ang hemoglobin ay matatagpuan sa iba't ibang pagkain, ngunit ang nilalaman nito ay partikular na mataas sa mga kalamnan ng hayop.
Samakatuwid, ang hemoglobin ang pinili ng tagapagtatag at biochemist ng kumpanya na si Patrick O. Brown bilang "pangunahing pampalasa" para sa paggaya sa karne ng hayop. Gamit ang "pampalasang" ito mula sa mga halaman, pinili ni Brown ang mga soybeans na mayaman sa hemoglobin sa kanilang mga ugat.
Ang tradisyonal na paraan ng produksyon ay nangangailangan ng direktang pagkuha ng "hemoglobin" mula sa mga ugat ng soybeans. Ang isang kilo ng "hemoglobin" ay nangangailangan ng 6 na ektarya ng soybeans. Magastos ang pagkuha ng halaman, at ang Impossible Food ay nakabuo ng isang bagong paraan: itanim ang gene na maaaring mag-ipon ng hemoglobin sa yeast, at habang lumalaki at dumarami ang yeast, lalago rin ang hemoglobin. Sa paggamit ng isang analohiya, ito ay parang pagpapahintulot sa gansa na mangitlog sa laki ng mga mikroorganismo.
Ang heme, na kinukuha mula sa mga halaman, ay ginagamit sa mga burger na "artipisyal na karne".
Pinapataas ng mga bagong teknolohiya ang kahusayan sa produksyon habang binabawasan ang likas na yaman na kinokonsumo ng pagtatanim. Dahil ang mga pangunahing materyales sa produksyon ay lebadura, asukal, at mineral, walang gaanong kemikal na nasasayang. Kung iisipin, ito ay talagang isang teknolohiyang "nagpapabuti sa hinaharap".
Kapag pinag-uusapan ng mga tao ang teknolohiyang ito, pakiramdam ko ay isa lamang itong simpleng teknolohiya. Sa kanilang paningin, napakaraming materyales ang maaaring idisenyo mula sa antas ng henetiko sa ganitong paraan. Mga plastik na nabubulok, pampalasa, mga bagong gamot at bakuna, mga pestisidyo para sa mga partikular na sakit, at maging ang paggamit ng carbon dioxide upang mag-synthesize ng starch… Nagsimula akong magkaroon ng ilang konkretong imahinasyon tungkol sa mga posibilidad na dulot ng biotechnology.
Magbasa, magsulat, at magbago ng mga gene
Dinadala ng DNA ang lahat ng impormasyon tungkol sa buhay mula sa pinagmulan, at ito rin ang pinagmumulan ng libu-libong katangian ng buhay.
Sa kasalukuyan, madaling mabasa ng mga tao ang pagkakasunod-sunod ng DNA at mabubuo ang pagkakasunod-sunod ng DNA ayon sa kanilang disenyo. Sa kumperensya, narinig kong pinag-uusapan ng mga tao ang teknolohiyang CRISPR na maraming beses nang nanalo ng 2020 Nobel Prize sa Chemistry. Ang teknolohiyang ito, na tinatawag na "Genetic Magic Scissor", ay kayang tumpak na mahanap at maputol ang DNA, sa gayon ay maisasakatuparan ang pag-edit ng gene.
Batay sa teknolohiyang ito ng pag-edit ng gene, maraming mga startup na kumpanya ang umusbong. Ginagamit ito ng ilan upang malutas ang gene therapy ng mga mahihirap na sakit tulad ng kanser at mga sakit na henetiko, at ginagamit din ito ng ilan upang linangin ang mga organo para sa transplantasyon ng tao at tuklasin ang mga sakit.
Ang teknolohiya sa pag-edit ng gene ay mabilis na nakapasok sa mga komersyal na aplikasyon kaya nakikita ng mga tao ang magagandang inaasam-asam ng biotechnology. Mula sa pananaw ng lohika ng pag-unlad ng biotechnology mismo, pagkatapos ng pagbasa, sintesis, at pag-edit ng mga genetic sequence, ang susunod na yugto ay natural na magdisenyo mula sa antas ng genetic upang makagawa ng mga materyales na tutugon sa mga pangangailangan ng tao. Ang teknolohiya ng sintetikong biology ay maaari ding maunawaan bilang ang susunod na yugto sa pag-unlad ng teknolohiya ng gene.
Dalawang siyentipiko na sina Emmanuelle Charpentier at Jennifer A. Doudna ang nanalo ng 2020 Nobel Prize sa Kemistri para sa teknolohiyang CRISPR.
"Maraming tao ang nahuhumaling sa kahulugan ng sintetikong biyolohiya... Naganap na ang ganitong uri ng banggaan sa pagitan ng inhinyeriya at biyolohiya. Sa palagay ko, anumang resulta nito ay nagsimula nang tawaging sintetikong biyolohiya," sabi ni Tom Knight.
Sa pagpapalawig ng saklaw ng panahon, simula nang magsimula ang lipunang agrikultural, sinuri at pinanatili ng mga tao ang mga katangian ng hayop at halaman na gusto nila sa pamamagitan ng mahabang pagpaparami at pagpili. Ang sintetikong biyolohiya ay direktang nagsisimula sa antas ng henetiko upang makabuo ng mga katangiang gusto ng mga tao. Sa ngayon, ginagamit ng mga siyentipiko ang teknolohiyang CRISPR upang magtanim ng palay sa laboratoryo.
Isa sa mga tagapag-organisa ng kumperensya, ang Tagapagtatag ng Qiji na si Lu Qi, ay nagsabi sa pambungad na video na ang biotechnology ay maaaring magdulot ng malawakang pagbabago sa mundo tulad ng mga nakaraang teknolohiya sa Internet. Tila kinukumpirma nito na ang mga CEO ng Internet ay nagpahayag ng interes sa agham ng buhay nang sila ay magbitiw.
Nagbibigay-pansin ang mga kilalang tao sa internet. Darating na ba sa wakas ang uso sa negosyo ng life science?
Si Tom Knight (una mula kaliwa) at apat pang tagapagtatag ng Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Habang nanananghalian, may narinig akong balita: Sinabi ng Unilever noong Setyembre 2 na mamumuhunan ito ng 1 bilyong euro upang unti-unting itigil ang paggamit ng mga fossil fuel sa mga hilaw na materyales na gawa sa malinis na produkto pagsapit ng 2030.
Sa loob ng 10 taon, ang mga produktong panlaba, panghugas ng pinggan, at sabon na ginawa ng Procter & Gamble ay unti-unting gagamit ng mga hilaw na materyales mula sa halaman o teknolohiya sa pagkuha ng carbon. Naglaan din ang kumpanya ng karagdagang 1 bilyong euro upang magtatag ng isang pondo upang pondohan ang pananaliksik sa biotechnology, carbon dioxide at iba pang mga teknolohiya upang mabawasan ang mga emisyon ng carbon.
Ang mga taong nagbalita sa akin ng balitang ito, tulad ko na nakarinig ng balita, ay medyo nagulat sa limitasyon ng panahon na wala pang 10 taon: Ang pananaliksik at pagpapaunlad ng teknolohiya hanggang sa malawakang produksyon ay ganap na maisasakatuparan nang ganito kabilis?
Pero sana magkatotoo ito.
Oras ng pag-post: Disyembre 31, 2021