Der synthetische Biologe Tom Knight sagte: „Das 21. Jahrhundert wird das Jahrhundert der Ingenieurbiologie sein.“Er ist einer der Begründer der synthetischen Biologie und einer der fünf Gründer von Ginkgo Bioworks, einem Starunternehmen der synthetischen Biologie.Das Unternehmen wurde am 18. September an der New Yorker Börse notiert und erreichte einen Wert von 15 Milliarden US-Dollar.
Die Forschungsinteressen von Tom Knight haben sich von Computer auf Biologie verlagert.Ab der High-School-Zeit nutzte er die Sommerferien, um am MIT Computer und Programmierung zu studieren, und verbrachte anschließend auch sein Bachelor- und Masterstudium am MIT.
Tom Knight erkannte, dass Moores Gesetz die Grenzen der menschlichen Manipulation von Siliziumatomen vorhersagte, und wandte seine Aufmerksamkeit Lebewesen zu.„Wir brauchen einen anderen Weg, um Atome an den richtigen Ort zu bringen … Was ist die komplexeste Chemie? Kristallisation.“
Der Einsatz ingenieurwissenschaftlicher quantitativer und qualitativer Überlegungen zur Gestaltung biologischer Originale ist zu einer neuen Forschungsmethode geworden.Die synthetische Biologie ist wie ein Sprung im menschlichen Wissen.Als interdisziplinäres Fachgebiet aus Ingenieurwesen, Informatik, Biologie usw. wurde das Startjahr der Synthetischen Biologie auf das Jahr 2000 festgelegt.
In zwei in diesem Jahr veröffentlichten Studien hat die Idee des Schaltkreisdesigns für Biologen die Kontrolle der Genexpression erreicht.
Wissenschaftler der Boston University konstruierten einen Gen-Kippschalter in E. coli.Dieses Modell verwendet nur zwei Genmodule.Durch die Regulierung äußerer Reize kann die Genexpression ein- oder ausgeschaltet werden.
Im selben Jahr nutzten Wissenschaftler der Princeton University drei Genmodule, um durch die gegenseitige Hemmung und Aufhebung der Hemmung zwischen ihnen den „Oszillationsmodus“ im Schaltkreissignal auszugeben.
Diagramm des Gen-Kippschalters
Zellwerkstatt
Bei dem Treffen hörte ich Leute über „künstliches Fleisch“ reden.
Nach dem Modell der Computerkonferenz, der „Unkonferenz selbstorganisierten Konferenz“ zur freien Kommunikation, trinken einige Leute Bier und plaudern: Welche erfolgreichen Produkte gibt es in der „Synthetischen Biologie“?Jemand erwähnte das „künstliche Fleisch“ unter „Impossible Food“.
Impossible Food hat sich selbst nie als „Synthetische Biologie“-Unternehmen bezeichnet, aber das wichtigste Verkaufsargument, das es von anderen künstlichen Fleischprodukten unterscheidet – das Hämoglobin, das vegetarischem Fleisch den einzigartigen „Fleisch“-Geruch verleiht, stammt vor etwa 20 Jahren von diesem Unternehmen.Von aufstrebenden Disziplinen.
Bei der Technologie handelt es sich um eine einfache Genbearbeitung, die es Hefen ermöglicht, „Hämoglobin“ zu produzieren.Um die Terminologie der synthetischen Biologie anzuwenden, wird Hefe zu einer „Zellfabrik“, die Stoffe nach den Wünschen der Menschen herstellt.
Was macht das Fleisch so leuchtend rot und hat beim Verzehr ein besonderes Aroma?Impossible Food gilt als das reichhaltige „Hämoglobin“ im Fleisch.Hämoglobin kommt in verschiedenen Lebensmitteln vor, besonders hoch ist der Gehalt jedoch in tierischen Muskeln.
Daher wurde Hämoglobin vom Firmengründer und Biochemiker Patrick O. Brown als „Schlüsselgewürz“ für die Simulation von Tierfleisch ausgewählt.Brown extrahierte dieses „Gewürz“ aus Pflanzen und wählte Sojabohnen, die in ihren Wurzeln reich an Hämoglobin sind.
Die traditionelle Produktionsmethode erfordert die direkte Extraktion von „Hämoglobin“ aus den Wurzeln von Sojabohnen.Für ein Kilogramm „Hämoglobin“ werden 6 Hektar Sojabohnen benötigt.Die Pflanzenextraktion ist kostspielig, und Impossible Food hat eine neue Methode entwickelt: Das Gen, das Hämoglobin kompilieren kann, wird in Hefe implantiert, und wenn die Hefe wächst und sich repliziert, wächst Hämoglobin.Um eine Analogie zu verwenden: Das ist so, als würde man eine Gans auf der Skala von Mikroorganismen Eier legen lassen.
Häm, das aus Pflanzen gewonnen wird, wird in „Kunstfleisch“-Burgern verwendet
Neue Technologien steigern die Produktionseffizienz und reduzieren gleichzeitig den Verbrauch natürlicher Ressourcen durch den Anbau.Da die Hauptproduktionsmaterialien Hefe, Zucker und Mineralien sind, fallen nicht viele chemische Abfälle an.Wenn man darüber nachdenkt, handelt es sich tatsächlich um eine Technologie, die „die Zukunft besser macht“.
Wenn Leute über diese Technologie sprechen, habe ich das Gefühl, dass es sich nur um eine einfache Technologie handelt.Ihrer Meinung nach gibt es zu viele Materialien, die auf genetischer Ebene auf diese Weise gestaltet werden können.Abbaubare Kunststoffe, Gewürze, neue Medikamente und Impfstoffe, Pestizide gegen bestimmte Krankheiten und sogar die Verwendung von Kohlendioxid zur Synthese von Stärke … Ich begann, konkrete Vorstellungen über die Möglichkeiten zu entwickeln, die die Biotechnologie mit sich bringt.
Gene lesen, schreiben und modifizieren
Die DNA trägt alle Informationen des Lebens aus der Quelle und ist auch die Quelle Tausender Merkmale des Lebens.
Heutzutage können Menschen DNA-Sequenzen leicht lesen und DNA-Sequenzen entsprechend ihrem Design synthetisieren.Auf der Konferenz hörte ich Leute über die CRISPR-Technologie sprechen, die 2020 mehrfach mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde.Diese als „Genetic Magic Scissor“ bezeichnete Technologie kann DNA genau lokalisieren und schneiden und so die Genbearbeitung realisieren.
Basierend auf dieser Gen-Editing-Technologie sind viele Start-up-Unternehmen entstanden.Einige nutzen es, um die Gentherapie schwieriger Krankheiten wie Krebs und genetischer Krankheiten zu lösen, und andere nutzen es, um Organe für menschliche Transplantationen zu kultivieren und Krankheiten zu erkennen.
Eine Gen-Editing-Technologie hat so schnell kommerzielle Anwendungen gefunden, dass die Menschen die großen Zukunftsaussichten der Biotechnologie erkennen.Aus der Perspektive der Entwicklungslogik der Biotechnologie selbst besteht der nächste Schritt, nachdem das Lesen, die Synthese und die Bearbeitung genetischer Sequenzen ausgereift sind, natürlich darin, auf genetischer Ebene zu entwerfen, um Materialien herzustellen, die den menschlichen Bedürfnissen entsprechen.Die Technologie der synthetischen Biologie kann auch als nächste Stufe in der Entwicklung der Gentechnologie verstanden werden.
Die beiden Wissenschaftlerinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer A. Doudna gewannen 2020 den Nobelpreis für Chemie für die CRISPR-Technologie.
„Viele Leute waren besessen von der Definition der synthetischen Biologie … Es kam zu einer solchen Kollision zwischen Ingenieurwesen und Biologie. Ich denke, alles, was daraus resultiert, wird mittlerweile als synthetische Biologie bezeichnet.“sagte Tom Knight.
Über die Zeitspanne hinaus haben die Menschen seit Beginn der Agrargesellschaft die gewünschten Tier- und Pflanzenmerkmale durch lange Kreuzungen und Selektionen überprüft und beibehalten.Die synthetische Biologie beginnt direkt auf der genetischen Ebene, um die Merkmale zu erzeugen, die sich der Mensch wünscht.Derzeit haben Wissenschaftler die CRISPR-Technologie verwendet, um Reis im Labor anzubauen.
Einer der Organisatoren der Konferenz, Qiji-Gründer Lu Qi, sagte im Eröffnungsvideo, dass die Biotechnologie ebenso wie die vorherige Internettechnologie weitreichende Veränderungen in der Welt mit sich bringen könnte.Dies scheint zu bestätigen, dass alle Internet-CEOs bei ihrem Rücktritt Interesse an Biowissenschaften bekundet hatten.
Alle großen Internet-Größen sind aufmerksam.Kommt der Geschäftstrend Life Science endlich?
Tom Knight (erster von links) und vier weitere Gründer von Ginkgo Bioworks |Ginkgo Bioworks
Während des Mittagessens hörte ich eine Neuigkeit: Unilever sagte am 2. September, dass es 1 Milliarde Euro investieren werde, um bis 2030 aus fossilen Brennstoffen in saubere Produktrohstoffe auszusteigen.
Innerhalb von 10 Jahren werden die von Procter & Gamble hergestellten Waschmittel, Waschpulver und Seifenprodukte nach und nach pflanzliche Rohstoffe oder Technologien zur Kohlenstoffabscheidung übernehmen.Darüber hinaus stellte das Unternehmen eine weitere Milliarde Euro für die Einrichtung eines Fonds zur Finanzierung der Forschung in den Bereichen Biotechnologie, Kohlendioxid und anderen Technologien zur Reduzierung der CO2-Emissionen bereit.
Die Leute, die mir diese Nachricht erzählten, waren wie ich, die die Nachricht hörten, ein wenig überrascht über die Frist von weniger als 10 Jahren: Wird die Technologieforschung und -entwicklung bis zur Massenproduktion so bald vollständig verwirklicht sein?
Aber ich hoffe, dass es wahr wird.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 31. Dezember 2021