Ginkgo Bioworks-ը գործարկում է իր Bio Foundry-ը, որպեսզի գրավի միլիարդ դոլար արժողությամբ ֆերմենտների շուկան

Ginkgo Bioworks պատրաստվում է ևս մեկ տարին՝ խախտելու կենսատեխնոլոգիական արդյունաբերության ողջ մոդելը՝ կենսաբանական ինժեներական ծառայությունների իր բազմակողմանի մենյուով: Որպես ամբողջական փաթեթ սինթետիկ կենսաբանության ծառայություններ մատուցող՝ Ginkgo-ն անում է ամեն ինչ՝ սկսած նորի մշակումից բուրմունքներ և բուրմունքներ ամբողջ օրգանիզմների նախագծման համար մշակաբույսերի բուժում և կենդանի դեղամիջոցներ. Վերջին մեկ տարվա ընթացքում Գինկգոն շարժվում է դեպի բիոֆարմա, իսկ հիմա նոր են հայտարարել Ֆերմենտային բանականություն սպասարկում. Վերջերս ես զրուցեցի Ջեյսոն Քելլիի հետ՝ Ginkgo-ի համահիմնադիրներից և ներկայիս գործադիր տնօրենից, ով ելույթ կունենա SynBioBeta 2023-ում՝ ընկերության վերջին առաջարկի մասին ավելի շատ մանրամասներ ստանալու համար:

Անցումը դեպի ֆերմենտներ զարմանալի չէ. կենսաֆարմայից գյուղատնտեսություն կիրառելով, ֆերմենտները մի քանի միլիարդ դոլար շուկա. Այս մոլեկուլները փոքրիկ կենսաբանական մեքենաներ են, որոնք կարող են կատարել բազմակողմանի գործառույթներ՝ սկսած մեր մարմինը աշխատեցնելուց մինչև քիմիական արդյունաբերության մասշտաբային ռեակցիաների կատալիզացումը: Միայն մարդու մարմնում կան ավարտված 2,700 ֆերմենտ և դրանցից շատերը հիվանդության բուժման թիրախ են: Քիմիական արդյունաբերության համար ֆերմենտները կարևոր գործիքներ են, որոնք ստեղծում և քայքայում են քիմիական կապերը: Իսկ կենսատնտեսության համար դրանք էական շարժիչ ուժեր են կայուն ապագա կառուցելու համար:

Անկախ կիրառման ոլորտից՝ լինի դա սննդամթերք, դեղորայք, մաշկի խնամք, տեքստիլ, քիմիական նյութեր կամ որևէ այլ բան, որը կարելի է կառուցել կենսաբանության միջոցով, ֆերմենտները կենսաբանության աշխատուժն են, որոնք կայուն միջոցները վերածում են արժեքավոր ապրանքների: Բայց յուրաքանչյուր կոնկրետ արտադրանք կամ ծրագիր ներառում է մաքսային ֆերմենտների մշակում և կատարելագործում օպտիմալ կատարման համար: Այս գործընթացը, որը կոչվում է «ֆերմենտային ինժեներություն», պահանջում է լայնածավալ հետազոտություն և զարգացում՝ սկսած հաշվողական ալգորիթմների մշակումից, որոնք առաջարկում են, թե որ ֆերմենտը կարող է լավագույնս աշխատել առաջադրանքի համար, մինչև պարզել, թե որ հյուրընկալ օրգանիզմն օգտագործել դրա արտադրության համար: Յուրաքանչյուր նոր ֆերմենտի մշակման ժամկետները չափազանց երկար են, և արդյունքները միշտ չէ, որ արդարացնում են նախնական ներդրումները:

Ginkgo Bioworks-ն ասում է՝ թողեք այդ ամենը. «Դա այն մեծ տեղաշարժն է, որը մենք փորձում ենք ստեղծել շուկայում: Մենք ցանկանում ենք, որ մարդիկ դադարեն զբաղվել իրենց ներքին հետազոտություններով և զարգացնելով և օգտվեն մեր հարթակներից»,- կարծում է Քելլին: «Մենք կարող ենք ձեզ տանել մինչև առևտրային ֆերմենտ հայեցակարգից»: Սա կարող է գրավիչ առաջարկ լինել շատ ընկերությունների համար, որոնք կարող են չցանկանալ ներդրումներ կատարել իրենց սեփական R&D ջանքերում և պարզապես կարիք ունեն կատարած աշխատանքի: Գինկգոն խոստանում է ոչ միայն հեռացնել այդ աշխատանքը նրանց ձեռքերից, այլ դա անել ավելի լավ և արագ:

Ավելի շատ ֆերմենտների ստեղծում, ավելի արագ

Ֆերմենտային ինժեներական և առևտրային արտադրությունը վաղուց արդեն գոյություն ունի: Սակայն այն, ինչ փոխվել է վերջին տասնամյակում, այս մոլեկուլների նկատմամբ արդյունաբերության պահանջարկն է: Նախկինում ակադեմիական լաբորատորիաներն ու ընկերությունները կարող էին տարիներ ծախսել մեկ ֆերմենտի ճշգրտման վրա, սակայն այժմ բիոարտադրությունը ճնշում է գործադրում ֆերմենտների ինժեներների վրա՝ այդ կենսակատալիզատորները մատակարարելու համար: այսօր որպեսզի մենք կարողանանք հասնել վաղվա կայունության նպատակներին:

Մեծ ֆերմենտների մշակումը պահանջում էր և՛ փորձաքննություն, և՛ ենթակառուցվածք: Կախված առաջադրանքից, որոշ ֆերմենտներ կարող են օպտիմիզացվել՝ ուժեղացված արդյունավետության կամ կայունության բարելավման համար կոշտ ռեակցիայի պայմաններում: այլ նախագծերը կարող են պահանջել նոր ֆերմենտի մշակում, որն իրագործելու է եզակի ռեակցիա, որի բնության մեջ համարժեքը չկա. և երբեմն այն ամենը, ինչ ձեզ հարկավոր է, մեծացնել արդեն գոյություն ունեցող ֆերմենտի արտադրությունը: Անկախ նպատակից, Ginkgo-ն կարող է հոգալ ամեն ինչի մասին՝ դիզայնից մինչև արտադրական գործընթացի օպտիմալացում:

Օրինակ, համաճարակի ժամանակ Գինկգոն համագործակցեց Aldevron-ի հետ՝ բարելավելու իր վակցինիայի ծածկող ֆերմենտի արտադրությունը, որը կարևոր բաղադրիչ է, որն օգտագործվում է COVID-19 mRNA պատվաստանյութերի արտադրության մեջ: Ընկերությունն արագորեն ճանաչեց պատվաստանյութերի արտադրության այս պոտենցիալ խոչընդոտը և աշխատեց բարելավելու ֆերմենտի արտադրության հյուրընկալող շտամը և օպտիմալացնելով խմորման պայմանները: Գինկգոյի բարելավումների շնորհիվ Ալդևրոնը կարող էր անել 10 անգամ ավելի շատ ֆերմենտ մեկ խմբաքանակի համար, քան նախորդ գործընթացում:

Ֆերմենտների հաջորդականությունների աշխարհի ամենամեծ տվյալների բազայի ստեղծում

Մեծացումը, անկասկած, կարևոր է ֆերմենտների շուկայի ողջ ներուժն օգտագործելու համար: Սակայն արդյունաբերության իրական մարտահրավերը բնության մեջ գոյություն չունեցող ֆերմենտային նոր գործառույթների նախագծումն ու նախագծումն է: Դիզայնն ապահովված է Ginkgo-ի բարդ ծրագրաշարով, որը կառուցված է մեքենայական ուսուցման ալգորիթմների վրա: Այլ ընկերություններ նման են Կիրակի, Կենսանյութերի դիզայն, Կամբրիում, Արզեդա, եւ Basecamp հետազոտություն նրանք նաև օգտագործում են մեքենայական ուսուցման և AI-ի ուժը՝ նոր ֆերմենտներ նախագծելու կամ գոյություն ունեցողները բարելավելու համար: Նրանք վերլուծում են գենային հաջորդականությունները հանրային և սեփականության տվյալների բազաներից և օգտագործում կանխատեսող մոդելներ՝ ֆերմենտների նոր հաջորդականություններ «գրելու» համար:

Եթե ​​դուք ինչ-որ բան գիտեք մոդելների մասին, գիտեք այն աքսիոմը, որ մոդելը նույնքան լավն է, որքան այն տվյալների բազան, որի վրա վերապատրաստվել է: Այստեղ է, որ Ginkgo Bioworks-ը հսկայական առավելություն ունի: Ginkgo's Codebase, որը ընկերությունն անվանում է իրենց «կենսաբանական պորտֆոլիո», պարունակում է ԴՆԹ-ի հաջորդականություններ, որոնք կարող են օգտագործվել մեքենայական ուսուցման ալգորիթմները ուսուցանելու համար՝ ճանաչելու ֆերմենտային ճարտարագիտության համար ցանկալի հատկություններ պարունակող հատկանիշները. Քելլի. «Մենք համակարգված տվյալներ ենք ստեղծում այնպիսի արագությամբ, որ ոչ ոք չի կարող, և այդ պատճառով էլ մեր մոդելներն այդքան լավն են»:

Ginkgo-ն մեծ ներդրումներ է կատարել ինչպես թվային, այնպես էլ ֆիզիկական ենթակառուցվածքում: Վերջին մի քանի տարիների ընթացքում Գինկգոն տպավորիչ աճ է ապրել և այժմ ունի մոտ 1,200 աշխատակից: Zymergen-ի վերջին ձեռքբերումը. Zymergen-ի ձեռքբերումը նման էր բնադրող տիկնիկի՝ միաձուլումից ոչ շատ առաջ, Zymergen-ը ձեռք էր բերել Radiant Genomics-ը, որը մշակել էր բնական արտադրանքի և գեների հայտնաբերման արդյունաբերական հարթակ: Zymergen-ը գնել էր նաև մեկ այլ ընկերություն, որը կոչվում էր Lodo Therapeutics որը կազմել է շրջակա միջավայրի մանրէաբանական ԴՆԹ-ի հսկայական հավաքածու:

Այս ձեռքբերումները եղել են գենոմի լավագույն տվյալների բազան մշակելու միտումնավոր ջանքերի մի մասը: 2019 թվականին Գինկգոն ներդրումներ կատարեց գնման մեջ Warp Drive Bio իրենց գենոմի արդյունահանման հարթակի համար՝ դեղագործական ընկերություններից հավաքված մանրէների հավաքածուներով. Այսպիսով, երբ մենք ասում ենք, որ ունենք գենոմիկայի մեծ տվյալների բազա, մենք դա նկատի ունենք»,- ծիծաղում է Քելլին:

Ginkgo-ն ասում է, որ իր տվյալների բազան ներկայումս պարունակում է մոտ 1 միլիարդ հաջորդականություն, և գենետիկական տեղեկատվության ողջ հարստությունը հասանելի է իրենց հաճախորդներին. «Դա ընդամենը ծառայության պայմանագիր է, որը հեռու է որևէ մեկից, ով ցանկանում է արտադրանք մշակել», - ասում է Քելլին:

Հայեցակարգից մինչև արտադրություն մեկ տանիքի տակ

Կենսաբանությունը աներևակայելի բարդ է, ուստի մոդելի կողմից ստեղծված յուրաքանչյուր հաջորդականություն դեռ պետք է փորձարկվի լաբորատորիայում: Codebase-ը պարզապես «վառելիք է դիզայնի շարժիչի համար»: Փաստացի ֆիզիկական ուժերը, որտեղ կառուցվում և փորձարկվում են համակարգչային գեներացվող ֆերմենտային գաղափարները, Գինկգոյի ձուլարաններն են: The Foundries-ը բարձր թողունակության լաբորատորիաներ են, որոնք պարունակում են նորագույն ավտոմատացում, ծրագրակազմ և վերլուծություն, որը ներառում է իր սեփական ԴՆԹ սինթեզի հարթակը և գերժամանակակից ֆերմենտները, որպեսզի կարողանան արտադրել և զննել հազարավոր շտամներ և հայտնաբերել լավագույն ֆերմենտները: .

Որպես ստարտափ կամ նույնիսկ միլիարդավոր դոլարների նման միջազգային հսկա Merck – դուք ունեք ընտրություն՝ ինքներդ կառուցել այդ ամբողջ ենթակառուցվածքը, կամ աութսորսինգ: Քելլին կարծում է, որ դա անիմաստ է. «Դուք կարող եք գալ և մեզ մեծ նախագիծ տրամադրել, և դա ձեզանից մեծ բեռ կվերցնի»:

«Այն, ինչ մենք իսկապես ուզում ենք տուն տանել մեր հաճախորդներին այն է, որ դուք պետք չէ դա անել ինքներդ. մենք կես միլիարդ դոլար ենք ներդրել ենթակառուցվածքների և ավտոմատացման մեջ, որպեսզի դուք ստիպված չլինեք դա անել», - ասում է Քելլին: «Մենք հաջողության ենք հասնում, երբ մեր հաճախորդները հաջողության են հասնում», այս փիլիսոփայությունն է Գինկգոյի բանկը:

Շնորհակալություն Կատյա Տարասավա այս հոդվածի վերաբերյալ լրացուցիչ հետազոտությունների և հաշվետվությունների համար: Ես SynBioBeta-ի հիմնադիրն եմ, և որոշ ընկերություններ, որոնց մասին գրում եմ, օրինակ՝ Ginkgo Bioworks-ը, հովանավորներ են: SynBioBeta կոնֆերանս և շաբաթական մարսողություն.