Ginkgo Bioworks ndez fabrikën e saj bio për të marrë tregun e enzimave miliardë dollarësh

Punë me xhinko po bëhet gati për një vit tjetër të prishjes së të gjithë modelit të industrisë bioteknike me menunë e saj të gjithanshme të shërbimeve inxhinierike të biologjisë. Si një ofrues i plotë i shërbimit të biologjisë sintetike, Ginkgo bën gjithçka: nga zhvillimi i të rejave shije dhe aroma për të inxhinieruar organizma të tërë për trajtimet e kulturave ilaçe të gjalla. Gjatë vitit të fundit, Ginkgo ka bërë lëvizje në biofarma, dhe tani ata kanë shpallur një të re Inteligjenca enzimatike shërbimi. Kohët e fundit kam biseduar me Jason Kelly, një nga bashkëthemeluesit dhe CEO aktual i Ginkgo, i cili do të flasë në SynBioBeta 2023, për të marrë më shumë detaje mbi ofertën më të fundit të kompanisë.

Lëvizja në enzima nuk është befasuese: me aplikimet nga biofarma në bujqësi, enzimat janë një shumë miliardë dollarësh tregu. Këto molekula janë makineri të vogla biologjike që mund të kryejnë funksione të gjithanshme - nga mbajtja e trupave tanë në punë deri te katalizimi i reaksioneve në shkallë masive në industrinë kimike. Vetëm në trupin e njeriut, ka mbi 2,700 enzima dhe shumë prej tyre janë objektiva për trajtimin e sëmundjeve. Për industrinë kimike, enzimat janë mjete të rëndësishme që krijojnë dhe thyejnë lidhjet kimike. Dhe për bioekonominë, ato janë shtytës thelbësorë për ndërtimin e një të ardhmeje të qëndrueshme.

Pavarësisht nga fusha e aplikimit – qoftë ushqim, farmaci, kujdes për lëkurën, tekstile, kimikate apo çdo gjë tjetër që mund të ndërtohet me biologji – enzimat janë shtyllat e punës të biologjisë që konvertojnë inputet e qëndrueshme në produkte të vlefshme. Por çdo produkt apo aplikim specifik përfshin zhvillimin dhe përsosjen e enzimave të personalizuara për performancë optimale. Ky proces, i quajtur "inxhinieri enzimatike", kërkon kërkim dhe zhvillim të gjerë: nga zhvillimi i algoritmeve llogaritëse që sugjerojnë se cila enzimë mund të funksionojë më mirë për detyrën në fjalë deri në gjetjen e organizmit pritës për prodhimin e tij. Afatet kohore për zhvillimin e secilës enzimë të re janë jashtëzakonisht të gjata dhe rezultatet jo gjithmonë justifikojnë investimin paraprak.

Ginkgo Bioworks thotë – hiqni dorë nga të gjitha këto: “Ky është ndryshimi i madh që po përpiqemi të krijojmë në treg. Ne duam që njerëzit të ndalojnë së kryeri kërkimin dhe zhvillimin e tyre të brendshëm dhe të përdorin platformat tona,” mendon Kelly. "Ne mund t'ju çojmë deri në një enzimë komerciale nga një koncept." Ky mund të jetë një propozim tërheqës për shumë kompani që mund të mos duan të investojnë në përpjekjet e tyre për R&D dhe thjesht kanë nevojë për punën e kryer. Xhinko premton jo vetëm që do t'ua heqë atë punë nga duart, por do ta bëjë atë më mirë dhe më shpejt.

Krijimi i më shumë enzimave, më shpejt

Inxhinieria e enzimave dhe prodhimi komercial ka qenë rreth e rrotull për një kohë. Por ajo që ka ndryshuar në dekadën e fundit është kërkesa e industrisë për këto molekula. Në të kaluarën, laboratorët dhe kompanitë akademike mund të kalonin vite duke modifikuar një enzimë të vetme, por tani bioprodhimi po ushtron presion mbi inxhinierët e enzimave për të ofruar këta biokatalizatorë sot në mënyrë që ne të mund të përmbushim objektivat e qëndrueshmërisë së së nesërmes.

Zhvillimi i enzimave të mëdha kërkonte ekspertizë dhe infrastrukturë. Në varësi të detyrës në fjalë, disa enzima mund të kenë nevojë të optimizohen për performancë të përmirësuar ose stabilitet të përmirësuar në kushte të vështira reagimi; projekte të tjera mund të kërkojnë zhvillimin e një enzime të re për të kryer një reagim unik për të cilin nuk ka ekuivalent në natyrë; dhe ndonjëherë gjithçka që ju nevojitet është të rrisni prodhimin e një enzime tashmë ekzistuese. Pavarësisht nga qëllimi, Ginkgo mund të kujdeset për gjithçka, nga dizajni deri te optimizimi i procesit të prodhimit.

Për shembull, gjatë pandemisë, Ginkgo bashkëpunoi me Aldevron për të përmirësuar prodhimin e enzimës së saj mbuluese të vaccinia, një komponent kritik i përdorur në prodhimin e vaksinave mRNA COVID-19. Kompania e njohu shpejt këtë pengesë të mundshme për prodhimin e vaksinave dhe punoi në përmirësimin e llojit pritës të prodhimit të enzimës dhe optimizimin e kushteve të fermentimit. Falë përmirësimeve të Ginkgo, Aldevron mund të bënte 10 herë më shumë enzimë për grup sesa me procesin e mëparshëm.

Ndërtimi i bazës së të dhënave më të madhe në botë të sekuencave të enzimave

Rritja është, pa dyshim, e rëndësishme për shfrytëzimin e potencialit të plotë të tregut të enzimave. Por sfida e vërtetë në industri është dizenjimi dhe inxhinierimi i funksioneve të reja enzimatike që nuk ekzistojnë në natyrë. Dizajni mundësohet nga softueri i sofistikuar i Ginkgo-s i ndërtuar mbi algoritmet e mësimit të makinerive. Kompani të tjera si djep, Dizajni i biomaterit, Kambriumi, Arzedadhe Hulumtimi i kampit bazë po përdorin gjithashtu fuqinë e mësimit të makinerive dhe AI ​​për të hartuar enzima të reja ose për të përmirësuar ato ekzistuese. Ata analizojnë sekuencat e gjeneve nga bazat e të dhënave publike dhe të pronarit dhe përdorin modele parashikuese për të "shkruar" sekuenca të reja enzimash.

Nëse dini diçka për modelet, ju e dini aksiomën se modeli është po aq i mirë sa grupi i të dhënave për të cilin është trajnuar. Kjo është ajo ku Ginkgo Bioworks ka një avantazh masiv. Baza e kodit të Ginkgo-s, të cilit kompania i referohet si "portofoli i tyre biologjik", përmban sekuenca të ADN-së që mund të përdoren për të trajnuar algoritmet e mësimit të makinerive për të njohur veçoritë që përmbajnë cilësitë e dëshiruara për inxhinierinë e enzimave: "Sepse ne i drejtojmë laboratorët tanë si fabrika", thotë. Kelly. "Ne po gjenerojmë të dhëna të sistematizuara me një ritëm që askush tjetër nuk është dhe kjo është arsyeja pse modelet tona janë kaq të mira."

Ginkgo ka investuar shumë në infrastrukturën dixhitale dhe fizike. Gjatë viteve të fundit, Ginkgo ka kaluar një rritje mbresëlënëse dhe tani ka afër 1,200 staf pas blerja e fundit e Zymergen. Blerja e Zymergen ishte si një kukull fole për ndërtimin e kapaciteteve: jo shumë kohë përpara bashkimit, Zymergen kishte blerë Radiant Genomics e cila kishte zhvilluar një platformë industriale për zbulimin e produkteve natyrore dhe gjeneve. Zymergen kishte blerë edhe një kompani tjetër të quajtur Lodo Terapeutikë që kishte përpiluar një koleksion të gjerë të ADN-së mikrobike mjedisore.

Këto blerje kanë qenë pjesë e një përpjekjeje të qëllimshme për të kuruar bazën më të mirë të të dhënave të gjenomit atje. Në 2019 Ginkgo investoi në blerje Warp Drive Bio për platformën e tyre të minierave të gjenomit, me koleksione mikrobiale të mbledhura nga kompanitë farmaceutike: “Ndoshta janë bërë pesë ose gjashtë nga këto përpjekje të mëdha të sekuencës mikrobike të pronarit dhe ne kemi blerë tre prej tyre. Pra, kur themi se kemi një bazë të dhënash të madhe të pronarit të gjenomikës, e kuptojmë atë,” qesh Kelly.

Ginkgo thotë se baza e të dhënave të tij aktualisht përmban afër 1 miliard sekuenca dhe gjithë ajo pasuri e informacionit gjenetik është në dispozicion të klientëve të tyre: "Është vetëm një kontratë shërbimi larg kujtdo që dëshiron të zhvillojë një produkt," thotë Kelly.

Nga konceptimi në prodhim nën një çati

Biologjia është tepër komplekse, kështu që çdo sekuencë e krijuar nga modeli duhet ende të testohet në laborator. Codebase është thjesht "karburanti për motorin e projektimit". Fuqitë aktuale fizike ku ndërtohen dhe testohen konceptet e enzimës të gjeneruara nga kompjuteri janë Gingo's Foundries. Foundries janë laboratorë me performancë të lartë që përmbajnë automatizimin, softuerin dhe analitikën më të fundit – e cila përfshin platformën e saj të sintezës së ADN-së dhe fermentuesit më të avancuar – për të qenë në gjendje të prodhojë dhe kontrollojë mijëra shtame dhe të zbulojë enzimat më të mira .

Si një startup - apo edhe një gjigant ndërkombëtar shumë miliardë dollarësh si Merck – ju keni një zgjedhje: ta ndërtoni vetë të gjithë atë infrastrukturë ose të kontraktoni jashtë. Kelly mendon se është një gjë pa mend: "Ju mund të vini dhe të na kontraktoni një projekt të madh dhe kjo do të heqë një ngarkesë të madhe nga ju."

"Ajo që ne me të vërtetë duam t'i çojmë klientët tanë në shtëpi është se ju nuk keni nevojë ta bëni vetë - ne kemi investuar gjysmë miliardë dollarë në infrastrukturë dhe automatizim, kështu që ju nuk duhet ta bëni," thotë Kelly. 'Ne kemi sukses kur klientët tanë kanë sukses' është filozofia mbi të cilën po mbështet Ginkgo.

Faleminderit Katia Tarasava për hulumtime dhe raportime shtesë mbi këtë artikull. Unë jam themeluesi i SynBioBeta dhe disa nga kompanitë për të cilat shkruaj, si Ginkgo Bioworks, janë sponsorë të Konferenca SynBioBeta tretet javore.