Ahli biologi sintetik Tom Knight berkata, "Abad ke-21 akan menjadi abad biologi kejuruteraan." Beliau merupakan salah seorang pengasas biologi sintetik dan salah seorang daripada lima pengasas Ginkgo Bioworks, sebuah syarikat bintang dalam biologi sintetik. Syarikat itu telah disenaraikan di Bursa Saham New York pada 18 September, dan penilaiannya mencecah AS$15 bilion.
Minat penyelidikan Tom Knight telah mengalami perubahan daripada komputer kepada biologi. Sejak zaman sekolah menengah, beliau menggunakan cuti musim panas untuk mempelajari komputer dan pengaturcaraan di MIT, dan kemudian juga menghabiskan peringkat sarjana muda dan siswazahnya di MIT.
Tom Knight Menyedari bahawa Hukum Moore meramalkan batasan manipulasi atom silikon oleh manusia, dia mengalihkan perhatiannya kepada benda hidup. "Kita memerlukan cara berbeza untuk meletakkan atom di tempat yang betul… Apakah kimia yang paling kompleks? Ia adalah biokimia. Saya membayangkan anda boleh menggunakan biomolekul, seperti protein, yang boleh berkumpul sendiri dan berhimpun dalam julat yang anda perlukan. penghabluran."
Menggunakan pemikiran kuantitatif dan kualitatif kejuruteraan untuk mereka bentuk bahan biologi telah menjadi kaedah penyelidikan baharu. Biologi sintetik umpama lonjakan dalam pengetahuan manusia. Sebagai bidang kejuruteraan, sains komputer, biologi, dan sebagainya yang bersifat interdisipliner, tahun permulaan biologi sintetik telah ditetapkan sebagai tahun 2000.
Dalam dua kajian yang diterbitkan tahun ini, idea reka bentuk litar untuk ahli biologi telah mencapai kawalan ekspresi gen.
Saintis di Universiti Boston telah membina suis togol Gen dalam E. coli. Model ini hanya menggunakan dua modul gen. Dengan mengawal selia rangsangan luaran, ekspresi gen boleh dihidupkan atau dimatikan.
Pada tahun yang sama, saintis di Universiti Princeton menggunakan tiga modul gen untuk mencapai output mod "ayunan" dalam isyarat litar dengan menggunakan perencatan bersama dan pembebasan perencatan antara mereka.
Gambarajah suis togol gen
Bengkel Sel
Di mesyuarat itu, saya terdengar orang bercakap tentang "daging tiruan".
Mengikuti model persidangan komputer, "persidangan kendiri tanpa persidangan" untuk komunikasi bebas, sesetengah orang minum bir dan berbual: Apakah produk yang berjaya terdapat dalam "Biologi Sintetik"? Seseorang menyebut "daging tiruan" di bawah Makanan Mustahil.
Impossible Food tidak pernah menggelarkan dirinya sebagai syarikat "biologi sintetik", tetapi daya tarikan utama yang membezakannya daripada produk daging tiruan yang lain - hemoglobin yang menjadikan bau daging vegetarian unik - berasal dari syarikat ini kira-kira 20 tahun yang lalu. Daripada disiplin yang baru muncul.
Teknologi yang terlibat adalah dengan menggunakan penyuntingan gen mudah untuk membolehkan yis menghasilkan "hemoglobin." Untuk mengaplikasikan terminologi biologi sintetik, yis menjadi "kilang sel" yang menghasilkan bahan mengikut kehendak manusia.
Apakah yang menjadikan daging ini begitu merah terang dan mempunyai aroma istimewa apabila rasanya? Impossible Food dianggap sebagai "hemoglobin" yang kaya dalam daging. Hemoglobin terdapat dalam pelbagai makanan, tetapi kandungannya sangat tinggi dalam otot haiwan.
Oleh itu, hemoglobin telah dipilih oleh pengasas dan ahli biokimia syarikat itu, Patrick O. Brown sebagai "perasa utama" untuk mensimulasikan daging haiwan. Mengekstrak "perasa" ini daripada tumbuhan, Brown memilih kacang soya yang kaya dengan hemoglobin pada akarnya.
Kaedah pengeluaran tradisional memerlukan pengekstrakan "hemoglobin" secara langsung daripada akar kacang soya. Satu kilogram "hemoglobin" memerlukan 6 ekar kacang soya. Pengekstrakan tumbuhan adalah mahal, dan Impossible Food telah membangunkan kaedah baharu: menanamkan gen yang boleh menyusun hemoglobin ke dalam yis, dan apabila yis tumbuh dan membiak, hemoglobin akan tumbuh. Sebagai analogi, ini seperti membiarkan angsa bertelur pada skala mikroorganisma.
Heme, yang diekstrak daripada tumbuhan, digunakan dalam burger "daging tiruan".
Teknologi baharu meningkatkan kecekapan pengeluaran sambil mengurangkan sumber asli yang digunakan oleh penanaman. Memandangkan bahan pengeluaran utama ialah yis, gula dan mineral, tidak banyak pembaziran kimia. Jika difikirkan semula, ini sebenarnya teknologi yang "menjadikan masa depan lebih baik".
Apabila orang ramai bercakap tentang teknologi ini, saya rasa ini hanyalah teknologi yang mudah. Pada pandangan mereka, terdapat terlalu banyak bahan yang boleh direka bentuk dari peringkat genetik dengan cara ini. Plastik yang boleh terbiar, rempah ratus, ubat dan vaksin baharu, racun perosak untuk penyakit tertentu, malah penggunaan karbon dioksida untuk mensintesis kanji… Saya mula mempunyai beberapa imaginasi konkrit tentang kemungkinan yang dibawa oleh bioteknologi.
Membaca, menulis dan mengubah suai gen
DNA membawa semua maklumat kehidupan dari sumbernya, dan ia juga merupakan sumber beribu-ribu sifat kehidupan.
Pada masa kini, manusia boleh membaca jujukan DNA dengan mudah dan mensintesis jujukan DNA mengikut reka bentuk. Di persidangan itu, saya mendengar orang ramai bercakap tentang teknologi CRISPR yang memenangi Hadiah Nobel dalam Kimia 2020 berkali-kali. Teknologi ini, yang dipanggil "Gunting Ajaib Genetik", boleh mencari dan memotong DNA dengan tepat, sekali gus merealisasikan penyuntingan gen.
Berdasarkan teknologi penyuntingan gen ini, banyak syarikat permulaan telah muncul. Ada yang menggunakannya untuk menyelesaikan terapi gen bagi penyakit yang sukar seperti kanser dan penyakit genetik, dan ada yang menggunakannya untuk memupuk organ untuk pemindahan manusia dan mengesan penyakit.
Teknologi penyuntingan gen telah memasuki aplikasi komersial dengan begitu pantas sehingga orang ramai melihat prospek bioteknologi yang hebat. Dari perspektif logik pembangunan bioteknologi itu sendiri, selepas pembacaan, sintesis dan penyuntingan jujukan genetik matang, peringkat seterusnya secara semula jadi adalah mereka bentuk dari peringkat genetik untuk menghasilkan bahan yang memenuhi keperluan manusia. Teknologi biologi sintetik juga boleh difahami sebagai peringkat seterusnya dalam pembangunan teknologi gen.
Dua saintis Emmanuelle Charpentier dan Jennifer A. Doudna telah memenangi Hadiah Nobel dalam Kimia 2020 untuk teknologi CRISPR.
"Ramai orang telah taksub dengan definisi biologi sintetik… Perlanggaran seperti ini telah berlaku antara kejuruteraan dan biologi. Saya fikir apa-apa yang terhasil daripada ini telah mula dinamakan biologi sintetik," kata Tom Knight.
Memperluas skala masa, sejak permulaan masyarakat pertanian, manusia telah menapis dan mengekalkan ciri-ciri haiwan dan tumbuhan yang mereka inginkan melalui pembiakan kacukan dan pemilihan yang panjang. Biologi sintetik bermula terus dari peringkat genetik untuk menghasilkan ciri-ciri yang diinginkan oleh manusia. Buat masa ini, saintis telah menggunakan teknologi CRISPR untuk menanam padi di makmal.
Salah seorang penganjur persidangan itu, Pengasas Qiji, Lu Qi, berkata dalam video pembukaan bahawa bioteknologi mungkin membawa perubahan besar kepada dunia seperti teknologi Internet sebelumnya. Ini seolah-olah mengesahkan bahawa semua CEO Internet menyatakan minat dalam sains hayat apabila mereka meletak jawatan.
Tokoh-tokoh besar internet semua memberi perhatian. Adakah trend perniagaan sains hayat akhirnya akan datang?
Tom Knight (pertama dari kiri) dan empat pengasas Ginkgo Bioworks yang lain | Ginkgo Bioworks
Semasa makan tengah hari, saya terdengar berita: Unilever berkata pada 2 September bahawa ia akan melabur 1 bilion euro untuk menghentikan penggunaan bahan api fosil dalam bahan mentah produk bersih menjelang 2030.
Dalam tempoh 10 tahun, produk detergen pakaian, serbuk pencuci, dan sabun yang dihasilkan oleh Procter & Gamble akan secara beransur-ansur menerima pakai bahan mentah tumbuhan atau teknologi penangkapan karbon. Syarikat itu juga memperuntukkan 1 bilion euro lagi untuk menubuhkan dana bagi membiayai penyelidikan mengenai bioteknologi, karbon dioksida dan teknologi lain bagi mengurangkan pelepasan karbon.
Orang yang memberitahu saya berita ini, seperti saya yang mendengar berita itu, agak terkejut dengan had masa kurang daripada 10 tahun: Adakah penyelidikan dan pembangunan teknologi untuk pengeluaran besar-besaran akan direalisasikan sepenuhnya secepat ini?
Tapi saya harap ia akan menjadi kenyataan.
Masa siaran: 31 Dis-2021