הביולוג הסינתטי טום נייט אמר, "המאה ה-21 תהיה המאה של ביולוגיה הנדסית". הוא אחד ממייסדי הביולוגיה הסינתטית ואחד מחמשת מייסדי גינקו ביווורקס, חברת כוכבים בביולוגיה סינתטית. החברה הונפקה בבורסה לניירות ערך בניו יורק ב-18 בספטמבר, ושוויה הגיע ל-15 מיליארד דולר.
תחומי המחקר של טום נייט עברו שינוי ממחשבים לביולוגיה. מתקופת התיכון, הוא ניצל את חופשת הקיץ ללימודי מחשבים ותכנות ב-MIT, ולאחר מכן גם בילה את לימודי התואר הראשון והשני שלו ב-MIT.
טום נייט, שהבין שחוק מור ניבא את גבולות המניפולציה האנושית של אטומי סיליקון, הפנה את תשומת ליבו ליצורים חיים. "אנחנו צריכים דרך אחרת למקם אטומים במקום הנכון... מהי הכימיה המורכבת ביותר? זו ביוכימיה. אני מדמיין שאפשר להשתמש בביומולקולות, כמו חלבונים, שיכולות להרכיב ולהתגבש מעצמן בטווח הדרוש. התגבשות."
שימוש בחשיבה כמותית ואיכותנית הנדסית לתכנון מקורות ביולוגיים הפך לשיטת מחקר חדשה. ביולוגיה סינתטית היא כמו קפיצת מדרגה בידע האנושי. כתחום בין-תחומי של הנדסה, מדעי המחשב, ביולוגיה וכו', שנת ההתחלה של הביולוגיה הסינתטית נקבעה לשנת 2000.
בשני מחקרים שפורסמו השנה, הרעיון של תכנון מעגלים עבור ביולוגים השיג שליטה בביטוי גנים.
מדענים מאוניברסיטת בוסטון בנו מתג גנטי (Gen Toggle Toggle) ב-E. coli. מודל זה משתמש רק בשני מודולי גנים. על ידי ויסות גירויים חיצוניים, ניתן להפעיל או לכבות את ביטוי הגנים.
באותה שנה, מדענים באוניברסיטת פרינסטון השתמשו בשלושה מודולי גנים כדי להשיג את פלט מצב ה"תנודה" באות המעגל באמצעות עיכוב הדדי ושחרור עיכוב ביניהם.
דיאגרמת מתג גנים
סדנת תאים
בפגישה שמעתי אנשים מדברים על "בשר מלאכותי".
בהתאם למודל של ועידת מחשבים, "ועידה מאורגנת עצמית ללא כנס" לתקשורת חופשית, יש אנשים ששותים בירה ומשוחחים: אילו מוצרים מצליחים יש ב"ביולוגיה סינתטית"? מישהו הזכיר את ה"בשר המלאכותי" תחת "אוכל בלתי אפשרי".
חברת Impossible Food מעולם לא כינתה את עצמה חברת "ביולוגיה סינתטית", אך נקודת המכירה המרכזית שמבדילה אותה ממוצרי בשר מלאכותיים אחרים - ההמוגלובין שגורם לבשר צמחוני להריח "בשר" ייחודי - מגיעה מחברה זו לפני כ-20 שנה. מתחומים מתפתחים.
הטכנולוגיה הכרוכה בכך היא שימוש בעריכת גנים פשוטה כדי לאפשר לשמרים לייצר "המוגלובין". אם ליישם את המינוח של ביולוגיה סינתטית, שמרים הופכים ל"מפעל תאים" המייצר חומרים לפי רצון האנשים.
מה הופך את הבשר לאדום כה בוהק ובעל ארומה מיוחדת בטעמו? אימפוסיבל פוד נחשב ל"המוגלובין" העשיר בבשר. המוגלובין נמצא במזונות שונים, אך תכולתו גבוהה במיוחד בשרירי בעלי חיים.
לכן, מייסד החברה והביוכימאי פטריק או. בראון בחר בהמוגלובין כ"תבלין המפתח" לחיקוי בשר מן החי. בראון, שחילץ את ה"תיבול" הזה מצמחים, בחר בפולי סויה העשירים בהמוגלובין בשורשיהם.
שיטת הייצור המסורתית דורשת מיצוי ישיר של "המוגלובין" משורשי פולי הסויה. קילוגרם אחד של "המוגלובין" דורש 6 דונם של פולי סויה. מיצוי צמחים יקר, וחברת Impossible Food פיתחה שיטה חדשה: להשתיל את הגן שיכול להרכיב המוגלובין בשמרים, וככל שהשמרים גדלים ומתרבים, ההמוגלובין יגדל. אם להשתמש באנלוגיה, זה כמו לתת לאווז להטיל ביצים בקנה מידה של מיקרואורגניזמים.
Heme, המופק מצמחים, משמש בהמבורגרים "מבשר מלאכותי".
טכנולוגיות חדשות מגבירות את יעילות הייצור תוך הפחתת המשאבים הטבעיים הנצרכים על ידי הצמחייה. 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 שניתן לעצב ברמה הגנטית בצורה הזו. פלסטיק מתכלה, תבלינים, תרופות וחיסונים חדשים, חומרי הדברה למחלות ספציפיות, ואפילו שימוש בפחמן דו-חמצני לסינתזה של עמילן... התחלתי לפתח דמיונות קונקרטיים לגבי האפשרויות שמביאה הביוטכנולוגיה.
קריאה, כתיבה ושינוי של גנים
הדנ"א נושא את כל המידע על החיים מהמקור, והוא גם המקור לאלפי תכונות חיים.
כיום, בני אדם יכולים לקרוא בקלות רצפי DNA ולסנתז רצפי DNA בהתאם לתכנון. בכנס שמעתי אנשים מדברים על טכנולוגיית CRISPR שזכתה פעמים רבות בפרס נובל לכימיה לשנת 2020. טכנולוגיה זו, המכונה "מספריים קסומות גנטיות", יכולה לאתר ולחתוך DNA במדויק, ובכך לממש עריכה גנטית.
בהתבסס על טכנולוגיית עריכת גנים זו, צצו חברות הזנק רבות. חלקן משתמשות בה כדי לפתור את הריפוי הגנטי של מחלות קשות כמו סרטן ומחלות גנטיות, וחלקן משתמשות בה כדי לגדל איברים להשתלות אנושיות ולגלות מחלות.
טכנולוגיית עריכת גנים נכנסה ליישומים מסחריים כל כך מהר שאנשים רואים את הסיכויים הגדולים של הביוטכנולוגיה. מנקודת מבט של היגיון הפיתוח של הביוטכנולוגיה עצמה, לאחר שהקריאה, הסינתזה והעריכה של רצפים גנטיים התבגרו, השלב הבא הוא באופן טבעי לתכנן מהרמה הגנטית כדי לייצר חומרים העונים על הצרכים האנושיים. ניתן גם להבין את טכנולוגיית הביולוגיה הסינתטית כשלב הבא בפיתוח טכנולוגיית הגנים.
שתי מדעניות, עמנואל שרפנטייה וג'ניפר א. דאודנה, זכו בפרס נובל לכימיה לשנת 2020 על טכנולוגיית CRISPR.
"הרבה אנשים היו אובססיביים להגדרה של ביולוגיה סינתטית... סוג כזה של התנגשות התרחש בין הנדסה לביולוגיה. אני חושב שכל דבר שנובע מזה התחיל להיקרא ביולוגיה סינתטית", אמר טום נייט.
בהארכת סולם הזמן, מאז תחילת החברה החקלאית, בני האדם סיננו ושמרו על תכונותיהם של בעלי חיים וצמחים שהם רוצים באמצעות הכלאות וסלקציה ארוכים. ביולוגיה סינתטית מתחילה ישירות ברמה הגנטית כדי לייצר את התכונות שבני האדם רוצים. נכון לעכשיו, מדענים השתמשו בטכנולוגיית CRISPR כדי לגדל אורז במעבדה.
אחד ממארגני הכנס, מייסד צ'יג'י, לו צ'י, אמר בסרטון הפתיחה כי ביוטכנולוגיה עשויה להביא שינויים נרחבים לעולם, בדיוק כמו טכנולוגיית האינטרנט הקודמת. נראה כי הדבר מאשר שכל מנכ"לי האינטרנט הביעו עניין במדעי החיים כאשר התפטרו.
גדולי האינטרנט כולם שמים לב. האם סוף סוף מגיעה מגמת העסקים של מדעי החיים?
טום נייט (ראשון משמאל) וארבעה מייסדים נוספים של גינקו ביווורקס | גינקו ביווורקס
במהלך ארוחת הצהריים שמעתי ידיעה: יוניליוור הודיעה ב-2 בספטמבר שתשקיע מיליארד יורו כדי להפסיק בהדרגה את השימוש בדלקים מאובנים בחומרי גלם למוצרים נקיים עד 2030.
בתוך 10 שנים, מוצרי אבקת הכביסה, אבקת הכביסה והסבון המיוצרים על ידי פרוקטר אנד גמבל יאמצו בהדרגה חומרי גלם צמחיים או טכנולוגיית לכידת פחמן. החברה גם הקצתה מיליארד יורו נוספים להקמת קרן למימון מחקר בתחום הביוטכנולוגיה, פחמן דו-חמצני וטכנולוגיות אחרות להפחתת פליטות פחמן.
האנשים שסיפרו לי את החדשות האלה, כמוני ששמעתי אותן, הופתעו מעט ממגבלת הזמן של פחות מ-10 שנים: האם מחקר ופיתוח טכנולוגי עד לייצור המוני יתממשו במלואם כל כך מהר?
אבל אני מקווה שזה יתגשם.
זמן פרסום: 31 בדצמבר 2021
