Ginkgo Bioworks, Milyar Dolarlık Enzim Pazarını Almak İçin Biyo Dökümhanesini Ateşledi

Ginkgo Bioworks çok yönlü biyoloji mühendisliği hizmetleri menüsü ile tüm biyoteknoloji endüstrisi modelini alt üst edeceği bir yıla daha hazırlanıyor. Eksiksiz bir sentetik biyoloji hizmet sağlayıcısı olarak Ginkgo, yeni ürünler geliştirmekten her şeyi yapar. tatlar ve kokular tüm organizmaları tasarlamak için mahsul tedavileri ve yaşayan ilaçlar. Geçen yıl boyunca Ginkgo, biyofarmave şimdi yeni bir tane duyurdular enzim zekası hizmet. Geçenlerde Ginkgo'nun kurucu ortaklarından biri ve şu anki CEO'su olan ve SynBioBeta 2023'te konuşacak olan Jason Kelly ile şirketin en son teklifi hakkında daha fazla ayrıntı almak için sohbet ettim.

Enzimlere geçiş şaşırtıcı değil: Biyofarmadan tarıma kadar olan uygulamalarda enzimler, multi-milyar dolar pazar. Bu moleküller, vücudumuzu çalışır durumda tutmaktan kimya endüstrisindeki büyük ölçekli reaksiyonları katalize etmeye kadar çok yönlü işlevleri yerine getirebilen küçük biyolojik makinelerdir. Sadece insan vücudunda, üzerinde var 2,700 enzim ve bunların çoğu hastalığı tedavi etmek için hedeflerdir. Kimya endüstrisi için enzimler, kimyasal bağları yapan ve bozan önemli araçlardır. Ve biyoekonomi için, sürdürülebilir bir gelecek inşa etmek için temel itici güçlerdir.

Uygulama alanı ne olursa olsun - gıda, ilaç, cilt bakımı, tekstil, kimyasallar veya biyoloji ile inşa edilebilecek başka herhangi bir şey - enzimler, sürdürülebilir girdileri değerli ürünlere dönüştüren biyolojinin beygirleridir. Ancak her özel ürün veya uygulama, optimum performans için özel enzimlerin geliştirilmesini ve mükemmelleştirilmesini içerir. "Enzim mühendisliği" olarak adlandırılan bu süreç, hangi enzimin eldeki görev için en iyi şekilde çalışabileceğini öneren hesaplamalı algoritmalar geliştirmekten üretimi için hangi konakçı organizmanın kullanılacağını bulmaya kadar kapsamlı Ar-Ge gerektirir. Her yeni enzimi geliştirmek için zaman çizelgeleri dayanılmaz derecede uzundur ve sonuçlar her zaman ön yatırımı haklı çıkarmaz.

Ginkgo Bioworks diyor ki - tüm bunları bırakın: "Pazarda yaratmaya çalıştığımız büyük değişim bu. İnsanların kendi kurum içi Ar-Ge'lerini yapmayı bırakmalarını ve platformlarımızdan yararlanmalarını istiyoruz" diye düşünüyor Kelly. "Sizi bir konseptten ticari bir enzime kadar götürebiliriz." Bu, kendi Ar-Ge çabalarına yatırım yapmak istemeyen ve sadece işin yapılmasına ihtiyaç duyan birçok şirket için cazip bir teklif olabilir. Ginkgo, sadece bu işi onların üzerinden almayı değil, aynı zamanda daha iyi ve daha hızlı yapmayı vaat ediyor.

Daha fazla enzimi daha hızlı yapmak

Enzim mühendisliği ve ticari üretim bir süredir ortalıkta dolaşıyordu. Ancak son on yılda değişen şey, endüstrinin bu moleküllere olan talebidir. Geçmişte, akademik laboratuvarlar ve şirketler tek bir enzimi değiştirmek için yıllarını harcayabilirdi, ancak şimdi biyo-üretim, enzim mühendislerine bu biyokatalizörleri sağlamaları için baskı yapıyor. bugün Böylece yarının sürdürülebilirlik hedeflerini karşılayabiliriz.

Harika enzimler geliştirmek hem uzmanlık hem de altyapı gerektiriyordu. Eldeki göreve bağlı olarak, zorlu reaksiyon koşullarında gelişmiş performans veya iyileştirilmiş stabilite için bazı enzimlerin optimize edilmesi gerekebilir; diğer projeler, doğada eşdeğeri olmayan benzersiz bir reaksiyonu yürütmek için yeni bir enzim geliştirmeyi gerektirebilir; ve bazen ihtiyacınız olan tek şey zaten var olan bir enzimin üretimini artırmaktır. Hedef ne olursa olsun Ginkgo, tasarımdan üretim süreci optimizasyonuna kadar her şeyi halledebilir.

Örneğin, pandemi sırasında Ginkgo, COVID-19 mRNA aşılarının üretiminde kullanılan kritik bir bileşen olan vaccinia kapatma enziminin üretimini iyileştirmek için Aldevron ile işbirliği yaptı. Şirket, aşı üretimi için bu potansiyel darboğazı hemen fark etti ve enzim üretimi konakçı suşunu iyileştirmek ve fermantasyon koşullarını optimize etmek için çalıştı. Ginkgo'nun geliştirmeleri sayesinde Aldevron, 10 kat daha fazla enzim önceki süreçten daha parti başına.

Dünyanın en büyük enzim dizileri veritabanını oluşturmak

Ölçeği büyütmek, hiç şüphesiz, tam enzim pazar potansiyelinden yararlanmak için önemlidir. Ancak endüstrideki asıl zorluk, doğada var olmayan yeni enzim fonksiyonları tasarlamak ve tasarlamaktır. Tasarım, Ginkgo'nun makine öğrenimi algoritmaları üzerine kurulu gelişmiş yazılımı tarafından desteklenmektedir. Diğer şirketler gibi beşik, Biyomadde Tasarımları, kambriyum, Arzeda, ve Basecamp Araştırması ayrıca yeni enzimler tasarlamak veya mevcut olanları iyileştirmek için makine öğreniminin ve yapay zekanın gücünü kullanıyor. Kamuya açık ve tescilli veritabanlarından gen dizilerini analiz ederler ve yeni enzim dizilerini "yazmak" için tahmine dayalı modeller kullanırlar.

Modeller hakkında herhangi bir şey biliyorsanız, modelin yalnızca üzerinde eğitildiği veri kümesi kadar iyi olduğu aksiyomunu bilirsiniz. Ginkgo Bioworks'ün büyük bir avantaja sahip olduğu yer burasıdır. Ginkgo'nun Kod Tabanışirketin "biyolojik portföyü" olarak adlandırdığı , enzim mühendisliği için istenen nitelikleri içeren özellikleri tanımak üzere makine öğrenimi algoritmalarını eğitmek için kullanılabilecek DNA dizilerini içeriyor: "Çünkü laboratuvarlarımızı fabrikalar gibi işletiyoruz" diyor. Kelly. "Başka hiç kimsenin olmadığı bir hızda sistematik hale getirilmiş veriler üretiyoruz ve bu nedenle modellerimiz çok iyi."

Ginkgo, hem dijital hem de fiziksel altyapıya büyük yatırım yaptı. Son birkaç yılda, Ginkgo etkileyici bir büyüme kaydetti ve şu anda 1,200'e yakın çalışanı var. Zymergen'in yakın zamanda satın alınması. Zymergen'in satın alınması, kapasite oluşturmak için bir oyuncak bebek gibiydi: birleşmeden kısa bir süre önce Zymergen, doğal ürün ve gen keşfi için endüstriyel bir platform geliştiren Radiant Genomics'i satın almıştı. Zymergen ayrıca başka bir şirket satın almıştı. Lodo Tedavileri geniş bir çevresel mikrobiyal DNA koleksiyonu derlemişti.

Bu kazanımlar, piyasadaki en iyi genom veri tabanını oluşturmak için kasıtlı bir çabanın parçası olmuştur. 2019'da Ginkgo satın almaya yatırım yaptı Çözgü Sürücüsü Biyografisi ilaç şirketlerinden toplanan mikrobiyal koleksiyonlarla genom madenciliği platformları için: “Muhtemelen bu tescilli büyük mikrobiyal dizileme çalışmalarından beş veya altı tanesi yapıldı ve üç tanesini satın aldık. Bu nedenle, büyük bir tescilli genomik veri tabanımız olduğunu söylediğimizde, bunu kastediyoruz," diye gülüyor Kelly.

Ginkgo, veri tabanının şu anda 1 milyara yakın sekans içerdiğini ve tüm bu zengin genetik bilginin müşterilerinin kullanımına açık olduğunu söylüyor: "Bu, bir ürün geliştirmek isteyen herkesten yalnızca bir hizmet sözleşmesi uzakta," diyor Kelly.

Konseptten üretime tek çatı altında

Biyoloji inanılmaz derecede karmaşıktır, bu nedenle model tarafından üretilen her dizinin yine de laboratuvarda test edilmesi gerekir. Codebase sadece "tasarım motorunun yakıtıdır". Bilgisayar tarafından üretilen enzim konseptlerinin oluşturulduğu ve test edildiği gerçek fiziksel güç merkezleri, Ginkgo'nun Dökümhaneleridir. Dökümhaneler, binlerce suşu üretip tarayabilmek ve en iyi enzimleri keşfedebilmek için kendi DNA sentez platformunu ve son teknoloji fermantasyon cihazlarını içeren en son otomasyon, yazılım ve analitiği içeren yüksek verimli laboratuvarlardır. .

Bir girişim olarak - hatta milyarlarca dolarlık uluslararası bir dev gibi Merck – bir seçeneğiniz var: tüm bu altyapıyı kendiniz inşa etmek veya dışarıdan hizmet almak. Kelly bunun hiç akıllıca olmadığını düşünüyor: "Gelip büyük bir projeyi bize yaptırabilirsiniz ve bu, üzerinizdeki büyük bir yükü alır."

Kelly, "Müşterilerimizin evine gerçekten götürmek istediğimiz şey, bunu sizin yapmanıza gerek olmamasıdır - altyapıya ve otomasyona yarım milyar dolar yatırım yaptık, böylece siz yapmak zorunda kalmazsınız" diyor Kelly. "Müşterilerimiz başarılı olduğunda biz de başarılıyız" Ginkgo'nun bel bağladığı felsefedir.

Teşekkür ederiz katia tarasava bu makale hakkında ek araştırma ve raporlama için. SynBioBeta'nın kurucusuyum ve hakkında yazdığım bazı şirketler, örneğin Ginkgo Bioworks, SynBioBeta'nın sponsorları. SynBioBeta konferansı ve haftalık özet.