Ginkgo Bioworks-ek bere bio-galdaketa piztu du Mila milioi dolarreko entzimen merkatua hartzeko

Ginkgo Biolanak bioteknologiaren industria eredu osoa hausteko beste urte baterako prestatzen ari da bere biologia ingeniaritza zerbitzuen menu polifazetikoarekin. Biologia sintetiko osoko zerbitzu hornitzaile gisa, Ginkgok denetarik egiten du: berriak garatzen hasita zaporeak eta lurrinak organismo osoak egiteko ingeniaritza laborantza tratamenduak sendagai biziak. Azken urtean, Ginkgo mugimenduak egiten ari da biofarmazia, eta orain berri bat iragarri dute Entzimaren Adimena zerbitzua. Duela gutxi Jason Kellyrekin hitz egin nuen, Ginkgo-ren sortzaileetako bat eta egungo zuzendari nagusietako bat, SynBioBeta 2023-n hitz egingo duena, konpainiaren azken eskaintzari buruzko xehetasun gehiago lortzeko.

Ez da harritzekoa entzimetara joatea: biofarmaziatik nekazaritzako aplikazioekin, entzimak a mila milioi asko merkatua. Molekula hauek makina biologiko txiki-txikiak dira, funtzio anitzekoak bete ditzaketenak - gure gorputzak martxan mantentzea industria kimikoan eskala masiboko erreakzioak katalizatzera arte. Giza gorputzean bakarrik, baino gehiago daude 2,700 entzima eta horietako asko gaixotasunak tratatzeko helburuak dira. Industria kimikorako, entzimak lotura kimikoak sortu eta hausten dituzten tresna garrantzitsuak dira. Eta bioekonomiari dagokionez, ezinbesteko motorrak dira etorkizun iraunkor bat eraikitzeko.

Aplikazio-eremua edozein dela ere - izan elikagaiak, farmazia, larruazala zaintzeko, ehunak, produktu kimikoak edo biologiarekin eraiki daitekeen beste edozer - entzimak input jasangarriak produktu baliotsu bihurtzen dituzten biologiaren zaldiak dira. Baina produktu edo aplikazio zehatz bakoitzak entzima pertsonalizatuak garatzea eta hobetzea dakar errendimendu optimorako. “Entzima ingeniaritza” deritzon prozesu honek I+G zabala behar du: esku artean dugun zereginerako zein entzima funtziona dezakeen hobekien iradokitzen duten algoritmo konputazionalak garatzetik, bere ekoizpenerako zein organismo ostalari erabili behar den jakitea arte. Entzima berri bakoitza garatzeko epeak izugarri luzeak dira, eta emaitzek ez dute beti justifikatzen aldez aurretik egindako inbertsioa.

Ginkgo Bioworks-ek esaten ari da – utzi hori guztia: “Hori da merkatuan sortzen saiatzen ari garen aldaketa handia. Jendeak bere barneko I+G egiteari utzi eta gure plataformak aprobetxatzea nahi dugu”, uste du Kellyk. "Kontzeptu batetik entzima komertzial bateraino eraman gaitezke". Proposamen erakargarria izan daiteke beren I+G ahaleginetan inbertitu nahi ez duten eta lana besterik gabe egin behar duten enpresa askorentzat. Ginkgo-k lan hori eskuetatik kentzeaz gain, hobeto eta azkarrago egingo duela agintzen du.

Entzima gehiago egitea, azkarrago

Entzimaren ingeniaritza eta ekoizpen komertziala denbora luzez egon da. Baina azken hamarkadan aldatu dena industriak molekula hauen eskaera da. Iraganean, laborategi akademikoek eta enpresek urteak eman ditzakete entzima bakar bat doitzen, baina orain biofabrikazioak presioa egiten ari da entzima ingeniariei biokatalizatzaile horiek emateko. gaur egun biharko iraunkortasun-helburuak bete ahal izateko.

Entzima handiak garatzeko esperientzia eta azpiegitura behar ziren. Esku artean duzun zereginaren arabera, baliteke entzima batzuk optimizatu behar izatea errendimendu hobetu edo egonkortasuna hobetzeko erreakzio baldintza gogorretan; beste proiektu batzuek entzima berri bat garatzeko deia egin dezakete naturan baliokiderik ez duen erreakzio berezi bat egiteko; eta batzuetan lehendik dagoen entzima baten ekoizpena eskalatzea besterik ez da behar. Helburua edozein dela ere, Ginkgo-k diseinutik hasi eta fabrikazio-prozesuen optimizaziora arte dena zaindu dezake.

Esate baterako, pandemian, Ginkgo Aldevronekin elkarlanean aritu zen bere vaccinia entzimaren ekoizpena hobetzeko, COVID-19 mRNA txertoen fabrikazioan erabiltzen den osagai kritikoa. Konpainiak azkar ezagutu zuen txertoak fabrikatzeko potentzial-botoi hori eta entzimaren ekoizpen ostalariaren anduia hobetzen eta hartzidura-baldintzak optimizatzen lan egin zuen. Ginkgoren hobekuntzei esker, Aldevronek egin zezakeen 10 aldiz entzima gehiago lote bakoitzeko aurreko prozesuarekin baino.

Entzima-sekuentzien munduko datu-base handiena eraikitzea

Eskalatzea garrantzitsua da, zalantzarik gabe, entzimen merkatuko potentzial osoa aprobetxatzeko. Baina industrian benetako erronka naturan existitzen ez diren entzima-funtzio berriak diseinatzea eta ingeniartzea da. Diseinua Ginkgo-ren software sofistikatuak ikaskuntza automatikoko algoritmoetan oinarrituta dago. Beste enpresa batzuk bezala Cradle, Biomateria diseinuak, Cambrium, Arzeda, eta Basecamp Ikerketa ikaskuntza automatikoaren eta IAren indarra ere erabiltzen ari dira entzima berriak diseinatzeko edo lehendik daudenak hobetzeko. Datu-base publikoetatik eta jabedunetatik datozen gene-sekuentziak aztertzen dituzte eta eredu prediktiboak erabiltzen dituzte entzima-sekuentzia berriak "idazteko".

Ereduei buruz ezer ezagutzen baduzu, badakizu eredua entrenatu den datu-multzoa bezain ona dela dioen axioma. Hemen Ginkgo Bioworks-ek abantaila handia du. Ginkgo-ren Codebase, konpainiak bere "zorro biologikoa" gisa deitzen duena, DNA-sekuentziak ditu, ikaskuntza automatikoko algoritmoak trebatzeko erabil daitezkeen entzima-ingeniaritzarako nahi diren ezaugarriak dituzten ezaugarriak ezagutzeko: "Gure laborategiak fabrikak bezala kudeatzen ditugulako", dio. Kelly. "Datu sistematizatuak beste inork ez duen erritmoan sortzen ari gara eta horregatik gure ereduak oso onak dira".

Ginkgo-k inbertsio handia egin du azpiegitura digitalean eta fisikoan. Azken urteotan, Ginkgo-k hazkunde ikaragarria izan du eta orain 1,200 langile inguru ditu. Zymergen azken erosketa. Zymergen erosketa gaitasunak eraikitzeko habia panpina bat bezalakoa izan zen: fusioa baino denbora gutxi lehenago, Zymergenek Radiant Genomics erosi zuen, produktu naturalak eta geneak aurkitzeko plataforma industrial bat garatu zuen. Zymergen izeneko beste enpresa bat ere erosi zuen Lodo Terapeutika ingurumeneko mikrobioen ADN bilduma zabala osatu zuen.

Eskuraketa hauek bertako genoma datu-base onena zaintzeko nahita egindako ahaleginaren parte izan dira. 2019an Ginkgo-k erosketan inbertitu zuen Warp Drive Bio beren genoma meatzaritza plataformarako, farmazia-enpresetan bildutako mikrobio-bildumekin: "Segur aski, mikrobioen sekuentziazio esfortzu handi horietako bost edo sei egin dira eta horietako hiru eskuratu ditugu. Beraz, jabedun genomikaren datu-base handi bat dugula esaten dugunean, esan nahi dugu”, barre egiten du Kellyk.

Ginkgo-k dio gaur egun bere datu-baseak 1 milioi sekuentzia inguru dituela, eta informazio genetiko-aberastasun hori guztia bezeroen eskura dagoela: "Produktu bat garatu nahi duen edonorentzat zerbitzu-kontratu bat besterik ez da", dio Kellyk.

Sortzetik ekoizpenera teilatu baten azpian

Biologia izugarri konplexua da, beraz, ereduak sortutako sekuentzia bakoitza oraindik probatu behar da laborategian. Codebase "diseinu-motorrentzako erregaia" besterik ez da. Ordenagailuz sortutako entzima-kontzeptuak eraiki eta probatzen diren benetako potentzia fisikoak Ginkgo-ren fundizioak dira. Fundizioak errendimendu handiko laborategiak dira, automatizazio, software eta analisi berrienak dituztenak - DNA sintesi-plataforma propioa eta punta-puntako hartzitzaileak barne hartzen dituena - milaka andui fabrikatu eta pantailaratu ahal izateko eta entzima onenak ezagutzeko. .

Startup gisa, edo baita milioi askoko nazioarteko erraldoi gisa ere Merck – aukera duzu: azpiegitura hori guztia zuk zeuk eraikitzea edo azpikontratatzea. Kelly-k uste du hutsala dela: "Etor zaitezke gurekin proiektu handi bat azpikontratatzera eta horrek zama handia kenduko dizu".

"Benetan gure bezeroei etxera eraman nahi dieguna da ez duzula zuk zeuk egin behar; mila milioi erdi dolar inbertitu ditugu azpiegituretan eta automatizazioan, beharrik ez izateko", dio Kellyk. "Gure bezeroek arrakasta dutenean arrakasta izaten dugu" da Ginkgo-k oinarritzen duen filosofia.

Eskerrik asko Katia Tarasava artikulu honi buruzko ikerketa eta txosten gehigarrietarako. SynBioBeta-ren sortzailea naiz eta idazten ditudan enpresa batzuk, Ginkgo Bioworks adibidez, babesleak dira. SynBioBeta konferentzia astero digeritzen.