הביולוג הסינתטי טום נייט אמר: "המאה ה-21 תהיה המאה של הביולוגיה ההנדסית".הוא אחד ממייסדי הביולוגיה הסינתטית ואחד מחמשת המייסדים של Ginkgo Bioworks, חברת כוכבים בביולוגיה סינתטית.החברה נרשמה בבורסת ניו יורק ב-18 בספטמבר, והשווי שלה הגיע ל-15 מיליארד דולר.
תחומי המחקר של טום נייט עברו מעבר ממחשב לביולוגיה.מתקופת התיכון הוא ניצל את חופשת הקיץ ללימודי מחשבים ותכנות ב-MIT, ולאחר מכן גם בילה את רמות התואר הראשון והתואר שלו ב-MIT.
טום נייט כשהבין שחוק מור חזה את גבולות המניפולציה האנושית של אטומי סיליקון, הוא הפנה את תשומת לבו לדברים חיים."אנחנו צריכים דרך אחרת לשים אטומים במקום הנכון... מהי הכימיה המורכבת ביותר? זו ביוכימיה. אני מתאר לעצמי שאפשר להשתמש בביומולקולות, כמו חלבונים, שיכולות להרכיב ולהרכיב בעצמך בטווח שאתה צריך. הִתגַבְּשׁוּת."
שימוש בחשיבה כמותית ואיכותית הנדסית לעיצוב מקורים ביולוגיים הפך לשיטת מחקר חדשה.ביולוגיה סינתטית היא כמו קפיצה בידע האנושי.כתחום בינתחומי של הנדסה, מדעי המחשב, ביולוגיה וכו', שנת ההתחלה של הביולוגיה הסינתטית נקבעה לשנת 2000.
בשני מחקרים שפורסמו השנה, הרעיון של עיצוב מעגלים עבור ביולוגים השיג את השליטה בביטוי הגנים.
מדענים מאוניברסיטת בוסטון בנו מתג ג'ין ב-E. coli.מודל זה משתמש רק בשני מודולים גנים.על ידי ויסות גירויים חיצוניים, ניתן להפעיל או לכבות את ביטוי הגנים.
באותה שנה, מדענים מאוניברסיטת פרינסטון השתמשו בשלושה מודולי גנים כדי להשיג את פלט מצב ה"תנודה" באות המעגל על ידי שימוש בעיכוב הדדי ושחרור העיכוב ביניהם.
דיאגרמת מתג החלפת גנים
סדנת תא
בפגישה שמעתי אנשים מדברים על "בשר מלאכותי".
בעקבות מודל ועידת המחשב, "כנס מאורגן עצמי ללא ועידה" לתקשורת חופשית, יש אנשים ששותים בירה ומפטפטים: אילו מוצרים מוצלחים יש ב"ביולוגיה סינתטית"?מישהו הזכיר את "הבשר המלאכותי" תחת אוכל בלתי אפשרי.
Impossible Food מעולם לא קראה לעצמה חברת "ביולוגיה סינתטית", אבל נקודת המכירה המרכזית שמבדילה אותה ממוצרי בשר מלאכותיים אחרים - ההמוגלובין שגורם לבשר צמחוני להריח "בשר" ייחודי מגיעה מחברה זו לפני כ-20 שנה.של דיסציפלינות מתפתחות.
הטכנולוגיה המעורבת היא שימוש בעריכת גנים פשוטה כדי לאפשר לשמרים לייצר "המוגלובין".כדי ליישם את הטרמינולוגיה של הביולוגיה הסינתטית, השמרים הופכים ל"מפעל תאים" המייצר חומרים לפי רצונם של אנשים.
מה הופך את הבשר לכל כך אדום בוהק ובעל ארומה מיוחדת כשהוא טעים?מזון בלתי אפשרי נחשב ל"המוגלובין" העשיר בבשר.המוגלובין נמצא במזונות שונים, אך התכולה גבוהה במיוחד בשרירי בעלי החיים.
לכן, המוגלובין נבחר על ידי מייסד החברה והביוכימאי פטריק או. בראון כ"תבלין המפתח" להדמיית בשר בעלי חיים.בהפקת ה"תיבול" הזה מצמחים, בחר בראון בפולי סויה שעשירים בהמוגלובין בשורשיהם.
שיטת הייצור המסורתית מחייבת מיצוי ישיר של "המוגלובין" משורשי פולי הסויה.קילוגרם אחד של "המוגלובין" דורש 6 דונם של פולי סויה.מיצוי הצמח הוא יקר, ו-Impossible Food פיתחה שיטה חדשה: השתלת הגן שיכול לאגד המוגלובין לשמרים, וככל שהשמרים גדלים ומשתכפלים, ההמוגלובין יגדל.אם להשתמש באנלוגיה, זה כמו לתת לאוזה להטיל ביצים בקנה מידה של מיקרואורגניזמים.
הממ, המופק מצמחים, משמש בהמבורגרים "בשר מלאכותי".
טכנולוגיות חדשות מגבירות את יעילות הייצור תוך צמצום משאבי הטבע הנצרכים בשתילה.מכיוון שחומרי הייצור העיקריים הם שמרים, סוכר ומינרלים, אין הרבה פסולת כימית.כשחושבים על זה, זו באמת טכנולוגיה ש"הופכת את העתיד לטוב יותר".
כשאנשים מדברים על הטכנולוגיה הזו, אני מרגיש שזו רק טכנולוגיה פשוטה.בעיניהם יש יותר מדי חומרים שאפשר לעצב בצורה כזו מהרמה הגנטית.פלסטיק מתכלה, תבלינים, תרופות וחיסונים חדשים, חומרי הדברה למחלות ספציפיות, ואפילו שימוש בפחמן דו חמצני לסינתזה של עמילן... התחלתי לעלות על כמה דמיונות קונקרטיים לגבי האפשרויות שמביאה הביוטכנולוגיה.
קרא, כתוב ושנה גנים
ה-DNA נושא את כל המידע של החיים מהמקור, והוא גם המקור לאלפי תכונות חיים.
כיום, בני אדם יכולים לקרוא בקלות את רצף ה-DNA ולסנתז רצף DNA בהתאם לתכנון.בכנס שמעתי אנשים מדברים על טכנולוגיית CRISPR שזכתה בפרס נובל לכימיה לשנת 2020 פעמים רבות.טכנולוגיה זו, הנקראת "מספריים קסמים גנטיים", יכולה לאתר ולחתוך במדויק DNA, ובכך לממש עריכת גנים.
בהתבסס על טכנולוגיית עריכת גנים זו, קמו חברות סטארט-אפ רבות.יש המשתמשים בו כדי לפתור את הריפוי הגנטי של מחלות קשות כמו סרטן ומחלות גנטיות, ויש המשתמשים בו כדי לטפח איברים להשתלה אנושית ולגילוי מחלות.
טכנולוגיית עריכת גנים נכנסה ליישומים מסחריים כל כך מהר שאנשים רואים את הסיכויים הגדולים של ביוטכנולוגיה.מנקודת המבט של היגיון הפיתוח של הביוטכנולוגיה עצמה, לאחר שהקריאה, הסינתזה והעריכה של רצפים גנטיים הבשילו, השלב הבא הוא באופן טבעי לתכנן מהרמה הגנטית לייצר חומרים העונים על צרכי האדם.ניתן להבין את טכנולוגיית הביולוגיה הסינתטית כשלב הבא בפיתוח טכנולוגיית הגנים.
שתי מדעניות עמנואל שרפנטייה וג'ניפר א. דודנה וזכו בפרס נובל לכימיה לשנת 2020 לטכנולוגיית CRISPR.
"הרבה אנשים היו אובססיביים לגבי ההגדרה של ביולוגיה סינתטית... סוג זה של התנגשות התרחש בין הנדסה לביולוגיה. אני חושב שכל דבר שנובע מכך התחיל להיקרא ביולוגיה סינתטית."אמר טום נייט.
הרחבת טווח הזמן, מאז תחילתה של החברה החקלאית, בני האדם סיננו ושמרו על תכונות החי והצומח שהם רוצים באמצעות הכלאה וברירה ארוכה.ביולוגיה סינתטית מתחילה ישירות מהרמה הגנטית כדי ליצור את התכונות שבני אדם רוצים.נכון לעכשיו, מדענים השתמשו בטכנולוגיית CRISPR כדי לגדל אורז במעבדה.
אחד ממארגני הכנס, מייסד Qiji Lu Qi אמר בסרטון הפתיחה שהביוטכנולוגיה עשויה להביא שינויים נרחבים בעולם בדיוק כמו טכנולוגיית האינטרנט הקודמת.נראה שזה מאשר שמנכ"לי אינטרנט כולם הביעו עניין במדעי החיים כשהתפטרו.
גדולי האינטרנט כולם שמים לב.האם הטרנד העסקי של מדעי החיים מגיע סוף סוף?
טום נייט (ראשון משמאל) ועוד ארבעה מייסדי Ginkgo Bioworks |Ginkgo Bioworks
במהלך ארוחת הצהריים שמעתי ידיעה: יוניליוור אמרה ב-2 בספטמבר שהיא תשקיע מיליארד יורו כדי להוציא בהדרגה דלקים מאובנים בחומרי גלם של מוצרים נקיים עד 2030.
בתוך 10 שנים, חומרי הכביסה, אבקת הכביסה ומוצרי הסבון המיוצרים על ידי פרוקטר אנד גמבל יאמצו בהדרגה חומרי גלם צמחיים או טכנולוגיית לכידת פחמן.החברה גם הפרישה עוד מיליארד יורו להקמת קרן למימון מחקר על ביוטכנולוגיה, פחמן דו חמצני וטכנולוגיות אחרות להפחתת פליטת פחמן.
האנשים שסיפרו לי את החדשות האלה, כמוני ששמעו את החדשות, הופתעו מעט ממגבלת הזמן של פחות מ-10 שנים: האם מחקר ופיתוח טכנולוגיים לייצור המוני יתממשו במלואם כל כך מהר?
אבל אני מקווה שזה יתגשם.
זמן פרסום: 31 בדצמבר 2021