Ginkgo Bioworks миллиарддаган долларлык ферменттер рыногуна чыгуу үчүн өзүнүн био куюучу цехин иштетет

Ginkgo Bioworks Биология инженердик кызматтарынын ар тараптуу менюсу менен бүт биотехнологиялык индустрия моделин бузууга дагы бир жылга даярданып жатат. Толук стек синтетикалык биология кызмат көрсөтүүчү катары, Ginkgo баарын кылат: жаңы иштеп чыгуу даамдар жана жыпар жыттуу заттар үчүн бүтүндөй организмдерди инженериялоо өсүмдүктөрдү дарылоо жана тирүү дарылар. Акыркы бир жылдын ичинде, Гинкго жылып жатат биофарма, эми алар жаңысын жарыялашты Enzyme Intelligence кызмат. Мен жакында эле Ginkgo компаниясынын негиздөөчүлөрүнүн бири жана учурдагы башкы директору Джейсон Келли менен баарлаштым, ал SynBioBeta 2023 көргөзмөсүндө сүйлөп, компаниянын акыркы сунуштары жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн.

Ферменттерге өтүү таң калыштуу эмес: биофармадан айыл чарбасына колдонуу менен ферменттер көп миллиард доллар базар. Бул молекулалар денебизди кармап туруудан баштап химиялык өнөр жайдагы массалык масштабдуу реакцияларды катализдөөчүгө чейин ар түрдүү функцияларды аткара алган кичинекей биологиялык машиналар. Адамдын денесинде гана бүтүндөй нерселер бар 2,700 фермент жана алардын көбү ооруну дарылоо үчүн максаттуу болуп саналат. Химия өнөр жайы үчүн ферменттер химиялык байланыштарды түзүүчү жана үзүүчү маанилүү курал болуп саналат. Ал эми биоэкономика үчүн алар туруктуу келечекти куруу үчүн маанилүү кыймылдаткычтар болуп саналат.

Колдонуу чөйрөсүнө карабастан - тамак-аш, фармацевтика, териге кам көрүү, текстиль, химиялык заттар же биологиянын жардамы менен курула турган башка нерсе - ферменттер биологиянын туруктуу материалдарын баалуу өнүмгө айландырган жумушчу күчү болуп саналат. Бирок ар бир конкреттүү продукт же колдонмо оптималдуу иштеши үчүн жеке ферменттерди иштеп чыгууну жана өркүндөтүүнү камтыйт. "Фермент инженериясы" деп аталган бул процесс кеңири илимий-изилдөө иштерин жүргүзүүнү талап кылат: кайсы фермент эң жакшы иштеши мүмкүн экенин көрсөткөн эсептөө алгоритмдерин иштеп чыгуудан баштап, аны өндүрүү үчүн кайсы кабыл алуучу организмди колдонуу керектигин аныктоого чейин. Ар бир жаңы ферментти иштеп чыгуунун мөөнөттөрү өтө узун жана натыйжалар дайыма эле алдын ала инвестицияны актабайт.

Ginkgo Bioworks дейт – мунун баарын таштаңыз: “Бул биз рынокто түзүүгө аракет кылып жаткан чоң өзгөрүү. Биз адамдар өздөрүнүн ички илимий-изилдөө иштерин токтотуп, платформаларыбызды колдонушун каалайбыз ”, - деп ойлойт Келли. "Биз сени концепциядан коммерциялык ферментке чейин жеткире алабыз." Бул көптөгөн компаниялар үчүн жагымдуу сунуш болушу мүмкүн, алар өздөрүнүн илимий-изилдөө иштерине инвестиция салгысы келбей, жөн гана жумушка муктаж. Гинкго бул ишти алардын колунан гана алып салбастан, аны жакшыраак жана тезирээк жасоого убада берет.

Көбүрөөк ферменттерди тезирээк жасоо

Фермент инженериясы жана коммерциялык өндүрүш бир канча убакыттан бери болуп келген. Бирок акыркы он жылдыкта өзгөргөн нерсе бул молекулаларга болгон өнөр жайдын суроо-талабы. Мурда академиялык лабораториялар жана компаниялар бир ферментти өзгөртүүгө көп жылдар сарптамак, бирок азыр биоөндүрүш фермент инженерлерине бул биокатализаторлорду жеткирүү үчүн кысым көрсөтүүдө. бүгүн Ошентип, биз эртеңки туруктуулук максаттарына жете алабыз.

Улуу ферменттерди иштеп чыгуу тажрыйбаны да, инфраструктураны да талап кылат. Берилген тапшырмага жараша, кээ бир ферменттерди катаал реакция шарттарында өркүндөтүлгөн аткаруу же жакшыртылган туруктуулук үчүн оптималдаштыруу керек болушу мүмкүн; башка долбоорлор жаратылышта эквиваленти жок уникалдуу реакцияны ишке ашыруу үчүн жаңы ферментти иштеп чыгууну талап кылышы мүмкүн; жана кээде сизге керек болгон нерсе - ансыз да бар ферменттин өндүрүшүн кеңейтүү. Максатка карабастан, Ginkgo дизайндан баштап өндүрүш процессин оптималдаштырууга чейин бардыгына кам көрө алат.

Мисалы, пандемия учурунда Гинкго Aldevron менен кызматташып, COVID-19 мРНК вакциналарын өндүрүүдө колдонулган маанилүү компонент болгон вакцинаны жабуучу ферменттин өндүрүшүн өркүндөткөн. Компания вакцинаны өндүрүүдөгү бул потенциалдуу тоскоолдукту тез эле байкап, ферменттерди өндүрүүчү штаммдын штаммдарын жакшыртуунун жана ферментация шарттарын оптималдаштыруунун үстүндө иштеген. Гинкгонун жакшыртууларынын аркасында Aldevron жасай алган 10 эсе көп фермент мурунку процесске караганда партияга.

Ферменттердин ырааттуулугу боюнча дүйнөдөгү эң чоң маалымат базасын түзүү

Масштабды жогорулатуу, албетте, ферменттер рыногунун толук потенциалын колдонуу үчүн маанилүү. Бирок тармактагы чыныгы кыйынчылык жаратылышта жок ферменттердин жаңы функцияларын долбоорлоо жана инженериялоо болуп саналат. Дизайн Ginkgo компаниясынын машина үйрөнүү алгоритмдерине негизделген татаал программалык камсыздоосу менен иштейт. Башка компаниялар сыяктуу бешик, Biomatter Дизайндары, Кембриум, Арзеда, жана Basecamp изилдөө ошондой эле жаңы ферменттерди долбоорлоо же учурдагыларын жакшыртуу үчүн машина үйрөнүү жана AI күчүн колдонуп жатышат. Алар коомдук жана менчик маалымат базаларынан ген тизмектерин талдап, жаңы фермент тизмектерин "жазуу" үчүн болжолдоочу моделдерди колдонушат.

Эгерде сиз моделдер жөнүндө бир нерсе билсеңиз, анда модель ал үйрөтүлгөн маалыматтар топтомундай эле жакшы деген аксиоманы билесиз. Бул жерде Ginkgo Bioworks чоң артыкчылыкка ээ. Ginkgo код базасы, компания "биологиялык портфолио" деп атаган ДНК ырааттуулугун камтыйт, алар машинаны үйрөнүү алгоритмдерин фермент инженериясы үчүн керектүү сапаттарды камтыган функцияларды таанууга үйрөтүү үчүн колдонулушу мүмкүн: "Анткени биз лабораторияларыбызды заводдор сыяктуу иштетебиз" дейт. Келли. "Биз системалаштырылган маалыматтарды башка эч ким болбогон ылдамдыкта иштеп жатабыз, ошондуктан биздин моделдерибиз абдан жакшы."

Гинкго санариптик жана физикалык инфраструктурага көп каражат жумшаган. Акыркы бир нече жыл ичинде, Ginkgo таасирдүү өсүш аркылуу өттү жана азыр 1,200 жакын кызматкерлери бар. жакында Zymergen сатып алуу. Zymergen сатып алуу потенциалды жогорулатуу үчүн уя салган куурчактай болду: биригүүдөн көп өтпөй, Zymergen табигый продуктуларды жана гендерди ачуу үчүн өнөр жай платформасын иштеп чыккан Radiant Genomicsти сатып алган. Zymergen дагы бир компанияны сатып алган Lodo Therapeutics экологиялык микробдук ДНКнын чоң коллекциясын түзгөн.

Бул сатып алуулар эң мыкты геномдук маалымат базасын түзүү үчүн атайын жасалган аракеттин бир бөлүгү болгон. 2019-жылы Ginkgo сатып алууга жумшаган Warp Drive Bio фарма-компаниялардан чогултулган микробдук коллекциялар менен алардын геномду казып алуу платформасы үчүн: “Микробдук секвенирлөө боюнча бул проприетардык чоң аракеттердин беш-алтысы жасалгандыр жана биз алардын үчөөнө ээ болдук. Ошентип, бизде чоң проприетардык геномика маалымат базасы бар деп айтканда, биз муну билдирет ", - деп күлөт Келли.

Гинкгонун айтымында, анын маалымат базасы учурда 1 миллиардга жакын тизмектерди камтыйт жана генетикалык маалыматтын бардыгы алардын кардарларына жеткиликтүү: «Бул жөн гана продуктуну иштеп чыгууну каалагандар үчүн кызмат көрсөтүү келишими», - дейт Келли.

Концепциядан баштап бир чатырдын астында өндүрүшкө чейин

Биология укмуштуудай татаал, ошондуктан ар бир моделдин ырааттуулугу дагы эле лабораторияда текшерилиши керек. Codebase жөн гана "дизайн кыймылдаткычы үчүн отун" болуп саналат. Компьютердик ферменттердин концепциялары курулган жана сыналуучу чыныгы физикалык кубаттуулуктар Гинкгонун Foundries болуп саналат. Foundries - бул миңдеген штаммдарды өндүрүү жана экрандан өткөрүү жана эң мыкты ферменттерди табуу үчүн эң акыркы автоматташтыруу, программалык камсыздоо жана аналитиканы камтыган жогорку өндүрүмдүү лабораториялар, анын ичинде ДНК синтезинин платформасы жана заманбап ферментер бар. .

Стартап катары - же жада калса миллиарддаган долларлык эл аралык гигант сыяктуу Merck – Сизде тандоо бар: бардык инфраструктураны өзүңүз куруу же аутсорсинг. Келли муну акылга сыйбаган нерсе деп эсептейт: "Сиз келип, бизге чоң долбоорду ишке ашырсаңыз болот, бул сизден чоң жүктү алып салат."

Келли: «Биз чындап эле кардарларыбызды үйгө жеткирүүнү каалайбыз, муну өзүңүз жасаштын кереги жок – биз инфраструктурага жана автоматташтырууга жарым миллиард доллар инвестицияладык, ошондуктан сизге кереги жок», - дейт Келли. "Кардарларыбыз ийгиликке жеткенде биз ийгиликке жетебиз" - бул Гинкго банктын философиясы.

Рахмат силерге Катя Тарасава бул макала боюнча кошумча изилдөө жана отчет үчүн. Мен SynBioBetaнын негиздөөчүсүмүн жана мен жазган кээ бир компаниялар, мисалы, Ginkgo Bioworks, демөөрчүлөрү болуп саналат. SynBioBeta конференциясы жана жума сайын сиңирүү.