ทอม ไนท์ นักชีววิทยาสังเคราะห์กล่าวว่า "ศตวรรษที่ 21 จะเป็นศตวรรษแห่งวิศวกรรมชีววิทยา"เขาเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งชีววิทยาสังเคราะห์ และเป็นหนึ่งในห้าผู้ก่อตั้ง Ginkgo Bioworks ซึ่งเป็นบริษัทชั้นนำในด้านชีววิทยาสังเคราะห์บริษัทจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์นิวยอร์กเมื่อวันที่ 18 กันยายน และมีมูลค่าสูงถึง 15 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ
ความสนใจด้านการวิจัยของ Tom Knight ได้เปลี่ยนจากคอมพิวเตอร์ไปสู่ชีววิทยาตั้งแต่สมัยมัธยมปลาย เขาใช้ช่วงปิดเทอมฤดูร้อนเพื่อเรียนคอมพิวเตอร์และการเขียนโปรแกรมที่ MIT จากนั้นก็ไปเรียนต่อในระดับปริญญาตรีและบัณฑิตศึกษาที่ MIT อีกด้วย
ทอม ไนท์ เมื่อตระหนักว่ากฎของมัวร์ทำนายขีดจำกัดของการบิดเบือนอะตอมซิลิคอนของมนุษย์ เขาจึงหันความสนใจไปที่สิ่งมีชีวิต“เราต้องการวิธีที่แตกต่างในการทำให้อะตอมอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง…เคมีใดที่ซับซ้อนที่สุด? มันคือชีวเคมี ฉันคิดว่าคุณสามารถใช้ชีวโมเลกุล เช่น โปรตีน ซึ่งสามารถประกอบตัวเองและประกอบได้ภายในขอบเขตที่คุณต้องการ การตกผลึก”
การใช้การคิดเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพทางวิศวกรรมในการออกแบบต้นฉบับทางชีววิทยาได้กลายเป็นวิธีการวิจัยแบบใหม่ชีววิทยาสังเคราะห์เป็นเหมือนการก้าวกระโดดในความรู้ของมนุษย์เนื่องจากเป็นสาขาสหวิทยาการสาขาวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ ชีววิทยา ฯลฯ ปีเริ่มต้นของชีววิทยาสังเคราะห์จึงถูกกำหนดให้เป็นปี 2000
ในการศึกษาสองชิ้นที่ตีพิมพ์ในปีนี้ แนวคิดในการออกแบบวงจรสำหรับนักชีววิทยาได้ประสบความสำเร็จในการควบคุมการแสดงออกของยีน
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบอสตันได้สร้างสวิตช์สลับยีนในเชื้อ E. coliโมเดลนี้ใช้โมดูลยีนเพียงสองโมดูลเท่านั้นด้วยการควบคุมสิ่งเร้าภายนอก การแสดงออกของยีนจึงสามารถเปิดหรือปิดได้
ในปีเดียวกันนั้น นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันใช้โมดูลยีนสามโมดูลเพื่อให้ได้เอาต์พุตโหมด "การสั่น" ในสัญญาณวงจรโดยใช้การยับยั้งซึ่งกันและกันและการปลดปล่อยการยับยั้งระหว่างโมดูลเหล่านั้น
แผนภาพสวิตช์สลับยีน
การประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับเซลล์
ในที่ประชุมผมได้ยินคนพูดถึง "เนื้อเทียม"
ตามรูปแบบการประชุมทางคอมพิวเตอร์ "การประชุมที่จัดด้วยตนเองแบบไม่ประชุม" เพื่อการสื่อสารฟรี บางคนดื่มเบียร์และพูดคุย: มีผลิตภัณฑ์ที่ประสบความสำเร็จอะไรบ้างใน "ชีววิทยาสังเคราะห์"มีคนพูดถึง "เนื้อเทียม" ใต้อาหารที่เป็นไปไม่ได้
Impossible Food ไม่เคยเรียกตัวเองว่าบริษัท "ชีววิทยาสังเคราะห์" แต่จุดขายหลักที่ทำให้บริษัทแตกต่างจากผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์เทียมอื่นๆ นั่นคือฮีโมโกลบินที่ทำให้เนื้อมังสวิรัติมีกลิ่น "เนื้อ" ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวมาจากบริษัทนี้เมื่อประมาณ 20 ปีที่แล้วของสาขาวิชาที่กำลังเกิดขึ้น
เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องคือการใช้การแก้ไขยีนอย่างง่ายเพื่อให้ยีสต์ผลิต "ฮีโมโกลบิน"เพื่อประยุกต์ใช้คำศัพท์ทางชีววิทยาสังเคราะห์ ยีสต์จึงกลายเป็น "โรงงานเซลล์" ที่ผลิตสารตามความต้องการของผู้คน
อะไรทำให้เนื้อมีสีแดงสดและมีกลิ่นหอมพิเศษเมื่อได้ลิ้มรส?อาหารที่เป็นไปไม่ได้ถือเป็น "ฮีโมโกลบิน" ที่อุดมไปด้วยในเนื้อสัตว์เฮโมโกลบินพบได้ในอาหารหลายชนิด แต่มีปริมาณมากเป็นพิเศษในกล้ามเนื้อของสัตว์
ดังนั้น แพทริค โอ. บราวน์ ผู้ก่อตั้งบริษัทและนักชีวเคมีจึงเลือกเฮโมโกลบินให้เป็น "เครื่องปรุงรสหลัก" ในการจำลองเนื้อสัตว์บราวน์เลือกถั่วเหลืองที่อุดมไปด้วยฮีโมโกลบินที่ราก โดยแยก "เครื่องปรุงรส" นี้ออกจากพืช
วิธีการผลิตแบบดั้งเดิมจำเป็นต้องสกัด "ฮีโมโกลบิน" จากรากถั่วเหลืองโดยตรง"ฮีโมโกลบิน" หนึ่งกิโลกรัมต้องการถั่วเหลือง 6 เอเคอร์การสกัดพืชมีค่าใช้จ่ายสูง และ Impossible Food ได้พัฒนาวิธีการใหม่ นั่นคือ การฝังยีนที่สามารถรวบรวมฮีโมโกลบินให้เป็นยีสต์ และเมื่อยีสต์เติบโตและทำซ้ำ ฮีโมโกลบินก็จะเติบโตขึ้นหากจะเปรียบเทียบก็เหมือนกับการให้ห่านวางไข่ตามขนาดของจุลินทรีย์
ฮีมซึ่งสกัดจากพืชถูกนำมาใช้ในเบอร์เกอร์ "เนื้อเทียม"
เทคโนโลยีใหม่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตในขณะที่ลดทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้โดยการเพาะปลูกเนื่องจากวัตถุดิบหลักในการผลิตคือ ยีสต์ น้ำตาล และแร่ธาตุ จึงมีของเสียทางเคมีไม่มากนักลองคิดดูแล้วนี่เป็นเทคโนโลยีที่ "ทำให้อนาคตดีขึ้น" จริงๆ
เวลามีคนพูดถึงเทคโนโลยีนี้ ผมรู้สึกว่านี่เป็นเพียงเทคโนโลยีง่ายๆในสายตาของพวกเขา มีวัสดุมากมายเกินไปที่สามารถออกแบบได้จากระดับพันธุกรรมในลักษณะนี้พลาสติกที่ย่อยสลายได้ เครื่องเทศ ยาและวัคซีนชนิดใหม่ ยาฆ่าแมลงสำหรับโรคเฉพาะ และแม้แต่การใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในการสังเคราะห์แป้ง... ฉันเริ่มมีจินตนาการที่เป็นรูปธรรมเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่เกิดจากเทคโนโลยีชีวภาพ
อ่าน เขียน และดัดแปลงยีน
DNA นำข้อมูลทั้งหมดของชีวิตมาจากแหล่งกำเนิด และยังเป็นแหล่งของลักษณะพิเศษของชีวิตนับพันด้วย
ปัจจุบันมนุษย์สามารถอ่านลำดับดีเอ็นเอและสังเคราะห์ลำดับดีเอ็นเอได้อย่างง่ายดายตามการออกแบบในการประชุม ฉันได้ยินผู้คนพูดคุยเกี่ยวกับเทคโนโลยี CRISPR ที่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีปี 2020 หลายครั้งเทคโนโลยีนี้เรียกว่า "Genetic Magic Scissor" สามารถค้นหาและตัด DNA ได้อย่างแม่นยำ จึงทำให้เกิดการแก้ไขยีนได้
จากเทคโนโลยีการแก้ไขยีนนี้ บริษัทสตาร์ทอัพหลายแห่งได้ถือกำเนิดขึ้นบางคนใช้มันเพื่อแก้ยีนบำบัดของโรคที่ยาก เช่น มะเร็งและโรคทางพันธุกรรม และบางคนใช้มันเพื่อปลูกฝังอวัยวะสำหรับการปลูกถ่ายมนุษย์และตรวจหาโรค
เทคโนโลยีการตัดต่อยีนได้เข้าสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างรวดเร็วจนผู้คนมองเห็นโอกาสที่ดีของเทคโนโลยีชีวภาพจากมุมมองของตรรกะการพัฒนาของเทคโนโลยีชีวภาพเอง หลังจากการอ่าน การสังเคราะห์ และการแก้ไขลำดับทางพันธุกรรมครบกำหนดแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการออกแบบตามธรรมชาติจากระดับพันธุกรรมเพื่อผลิตวัสดุที่ตรงกับความต้องการของมนุษย์เทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาเทคโนโลยียีน
นักวิทยาศาสตร์สองคน Emmanuelle Charpentier และ Jennifer A. Doudna และได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2020 สำหรับเทคโนโลยี CRISPR
"ผู้คนจำนวนมากหมกมุ่นอยู่กับคำจำกัดความของชีววิทยาสังเคราะห์... การชนกันแบบนี้เกิดขึ้นระหว่างวิศวกรรมศาสตร์และชีววิทยา ฉันคิดว่าอะไรก็ตามที่เป็นผลจากสิ่งนี้เริ่มได้รับการตั้งชื่อว่าชีววิทยาสังเคราะห์แล้ว"ทอม ไนท์ กล่าว
การขยายระยะเวลาตั้งแต่เริ่มต้นของสังคมเกษตรกรรม มนุษย์ได้คัดกรองและรักษาลักษณะของสัตว์และพืชที่พวกเขาต้องการผ่านการผสมพันธุ์และการคัดเลือกที่ยาวนานชีววิทยาสังเคราะห์เริ่มต้นโดยตรงจากระดับพันธุกรรมเพื่อสร้างลักษณะที่มนุษย์ต้องการขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เทคโนโลยี CRISPR เพื่อปลูกข้าวในห้องปฏิบัติการ
Lu Qi หนึ่งในผู้จัดงานการประชุม กล่าวในวิดีโอเปิดว่าเทคโนโลยีชีวภาพอาจนำการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่มาสู่โลก เช่นเดียวกับเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตรุ่นก่อนๆสิ่งนี้ดูเหมือนจะเป็นการยืนยันว่า CEO อินเทอร์เน็ตทุกคนแสดงความสนใจในวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตเมื่อพวกเขาลาออก
ผู้ยิ่งใหญ่ทางอินเทอร์เน็ตต่างให้ความสนใจในที่สุดเทรนด์ธุรกิจชีววิทยาศาสตร์ก็มาใช่ไหม?
Tom Knight (คนแรกจากซ้าย) และผู้ก่อตั้ง Ginkgo Bioworks อีกสี่คน |แปะก๊วยไบโอเวิร์ค
ระหว่างรับประทานอาหารกลางวัน ฉันได้ยินข่าวชิ้นหนึ่ง: Unilever กล่าวเมื่อวันที่ 2 กันยายนว่าจะลงทุน 1 พันล้านยูโรเพื่อเลิกใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในวัตถุดิบผลิตภัณฑ์สะอาดภายในปี 2573
ภายใน 10 ปี ผลิตภัณฑ์ซักผ้า ผงซักฟอก และผลิตภัณฑ์สบู่ที่ผลิตโดย Procter & Gamble จะค่อยๆ นำวัตถุดิบจากพืชหรือเทคโนโลยีดักจับคาร์บอนมาใช้บริษัทยังจัดสรรเงินอีก 1 พันล้านยูโรเพื่อจัดตั้งกองทุนเพื่อเป็นทุนสำหรับการวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพ คาร์บอนไดออกไซด์ และเทคโนโลยีอื่นๆ เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน
คนที่บอกข่าวนี้เหมือนฉันที่ได้ยินข่าวก็แปลกใจเล็กน้อยกับเวลาที่กำหนดไม่ถึง 10 ปี การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีสู่การผลิตจำนวนมากจะเสร็จสมบูรณ์ในเร็ว ๆ นี้หรือไม่?
แต่ฉันหวังว่ามันจะเป็นจริง
เวลาโพสต์: Dec-31-2021