Nhà sinh học tổng hợp Tom Knight cho biết: “Thế kỷ 21 sẽ là thế kỷ của kỹ thuật sinh học”.Ông là một trong những người sáng lập sinh học tổng hợp và là một trong năm người sáng lập Ginkgo Bioworks, một công ty ngôi sao trong lĩnh vực sinh học tổng hợp.Công ty được niêm yết trên Sở giao dịch chứng khoán New York vào ngày 18 tháng 9 và định giá của nó đạt 15 tỷ USD.
Mối quan tâm nghiên cứu của Tom Knight đã chuyển từ máy tính sang sinh học.Từ khi còn học trung học, anh đã dành kỳ nghỉ hè để học máy tính và lập trình tại MIT, sau đó cũng theo học bậc đại học và sau đại học tại MIT.
Tom Knight Nhận thấy định luật Moore dự đoán giới hạn của con người trong việc thao tác các nguyên tử silicon, ông chuyển sự chú ý sang các sinh vật sống."Chúng ta cần một cách khác để đặt các nguyên tử vào đúng vị trí… Hóa học phức tạp nhất là gì? Đó là hóa sinh. Tôi tưởng tượng rằng bạn có thể sử dụng các phân tử sinh học, chẳng hạn như protein, có thể tự lắp ráp và lắp ráp trong phạm vi bạn cần. kết tinh."
Sử dụng tư duy định lượng và định tính kỹ thuật để thiết kế các bản gốc sinh học đã trở thành một phương pháp nghiên cứu mới.Sinh học tổng hợp giống như một bước nhảy vọt về kiến thức của con người.Là một lĩnh vực liên ngành về kỹ thuật, khoa học máy tính, sinh học, v.v., năm bắt đầu của sinh học tổng hợp được ấn định là năm 2000.
Trong hai nghiên cứu được công bố năm nay, ý tưởng thiết kế mạch điện cho các nhà sinh học đã đạt được sự kiểm soát biểu hiện gen.
Các nhà khoa học tại Đại học Boston đã chế tạo một công tắc bật tắt gen ở E. coli.Mô hình này chỉ sử dụng hai mô-đun gen.Bằng cách điều chỉnh các kích thích bên ngoài, biểu hiện gen có thể được bật hoặc tắt.
Cùng năm đó, các nhà khoa học tại Đại học Princeton đã sử dụng ba mô-đun gen để đạt được đầu ra chế độ “dao động” trong tín hiệu mạch bằng cách sử dụng sự ức chế lẫn nhau và giải phóng sự ức chế giữa chúng.
Sơ đồ chuyển đổi gen
Xưởng tế bào
Tại cuộc họp, tôi nghe người ta nói về “thịt nhân tạo”.
Theo mô hình hội nghị máy tính, “hội nghị tự tổ chức” để giao lưu miễn phí, một số người uống bia trò chuyện: “Sinh học tổng hợp” có sản phẩm thành công nào?Có người nhắc đến "thịt nhân tạo" trong Thực phẩm bất khả thi.
Impossible Food chưa bao giờ tự gọi mình là một công ty "sinh học tổng hợp", nhưng điểm bán hàng cốt lõi giúp phân biệt nó với các sản phẩm thịt nhân tạo khác - huyết sắc tố khiến thịt chay có mùi "thịt" độc đáo đến từ công ty này khoảng 20 năm trước.Của các ngành học mới nổi.
Công nghệ liên quan là sử dụng chỉnh sửa gen đơn giản để cho phép nấm men tạo ra "huyết sắc tố".Áp dụng thuật ngữ sinh học tổng hợp, nấm men trở thành “nhà máy tế bào” sản xuất ra các chất theo ý muốn của con người.
Điều gì khiến thịt có màu đỏ tươi và có mùi thơm đặc biệt khi nếm?Thực phẩm bất khả thi được coi là loại thực phẩm giàu “hemoglobin” trong thịt.Hemoglobin được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm khác nhau, nhưng hàm lượng này đặc biệt cao trong cơ bắp động vật.
Do đó, huyết sắc tố đã được người sáng lập và nhà hóa sinh công ty Patrick O. Brown chọn làm "gia vị chính" để mô phỏng thịt động vật.Chiết xuất loại “gia vị” này từ thực vật, Brown đã chọn loại đậu nành giàu huyết sắc tố ở rễ.
Phương pháp sản xuất truyền thống đòi hỏi phải chiết xuất trực tiếp “hemoglobin” từ rễ đậu nành.Một kg "hemoglobin" cần 6 mẫu đậu nành.Việc chiết xuất thực vật rất tốn kém và Impossible Food đã phát triển một phương pháp mới: cấy gen có thể tổng hợp huyết sắc tố vào nấm men, và khi nấm men phát triển và tái tạo, huyết sắc tố sẽ phát triển.Nói một cách tương tự, điều này giống như việc để ngỗng đẻ trứng trên quy mô vi sinh vật.
Heme, được chiết xuất từ thực vật, được sử dụng trong bánh mì kẹp thịt "thịt nhân tạo"
Các công nghệ mới giúp tăng hiệu quả sản xuất đồng thời giảm tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên do trồng trọt.Vì nguyên liệu sản xuất chính là men, đường và khoáng chất nên không có nhiều chất thải hóa học.Nghĩ mà xem, đây thực sự là một công nghệ “làm cho tương lai tốt đẹp hơn”.
Khi mọi người nói về công nghệ này, tôi có cảm giác đây chỉ là một công nghệ đơn giản.Trong mắt họ, có quá nhiều vật liệu có thể được thiết kế từ cấp độ di truyền theo cách này.Nhựa phân hủy, gia vị, thuốc và vắc xin mới, thuốc trừ sâu chữa các bệnh cụ thể và thậm chí cả việc sử dụng carbon dioxide để tổng hợp tinh bột… Tôi bắt đầu có một số trí tưởng tượng cụ thể về những khả năng mà công nghệ sinh học mang lại.
Đọc, viết và sửa đổi gen
DNA mang tất cả thông tin của sự sống từ nguồn và nó cũng là nguồn gốc của hàng ngàn đặc điểm của sự sống.
Ngày nay con người có thể dễ dàng đọc trình tự DNA và tổng hợp trình tự DNA theo thiết kế.Tại hội nghị, tôi đã nghe mọi người nói về công nghệ CRISPR đã nhiều lần đoạt giải Nobel Hóa học 2020.Công nghệ này, được gọi là "Kéo ma thuật di truyền", có thể xác định vị trí và cắt DNA chính xác, từ đó thực hiện chỉnh sửa gen.
Dựa trên công nghệ chỉnh sửa gen này, nhiều công ty khởi nghiệp đã ra đời.Một số sử dụng nó để giải quyết liệu pháp gen đối với các bệnh khó như ung thư và bệnh di truyền, và một số sử dụng nó để nuôi cấy nội tạng để cấy ghép cho con người và phát hiện bệnh tật.
Công nghệ chỉnh sửa gen đã đi vào ứng dụng thương mại nhanh đến mức người ta nhìn thấy triển vọng to lớn của công nghệ sinh học.Từ góc độ logic phát triển của bản thân công nghệ sinh học, sau khi việc đọc, tổng hợp và chỉnh sửa trình tự gen đã hoàn thiện, giai đoạn tiếp theo đương nhiên là thiết kế từ cấp độ di truyền để tạo ra vật liệu đáp ứng nhu cầu của con người.Công nghệ sinh học tổng hợp cũng có thể được hiểu là giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển của công nghệ gen.
Hai nhà khoa học Emmanuelle Charpentier và Jennifer A. Doudna cùng đoạt giải Nobel Hóa học năm 2020 cho công nghệ CRISPR.
"Rất nhiều người bị ám ảnh bởi định nghĩa về sinh học tổng hợp... Kiểu va chạm này đã xảy ra giữa kỹ thuật và sinh học. Tôi nghĩ bất cứ kết quả gì từ việc này đều bắt đầu được đặt tên là sinh học tổng hợp."Tom Knight nói.
Mở rộng quy mô thời gian, kể từ khi bắt đầu xã hội nông nghiệp, con người đã sàng lọc và giữ lại những đặc điểm của động thực vật mà họ mong muốn thông qua quá trình lai tạo và chọn lọc lâu dài.Sinh học tổng hợp bắt đầu trực tiếp từ cấp độ di truyền để tạo ra những đặc điểm mà con người mong muốn.Hiện nay, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ CRISPR để trồng lúa trong phòng thí nghiệm.
Một trong những người tổ chức hội nghị, Người sáng lập Qiji Lu Qi cho biết trong video khai mạc rằng công nghệ sinh học có thể mang lại những thay đổi sâu rộng cho thế giới giống như công nghệ Internet trước đây.Điều này dường như khẳng định rằng các CEO Internet đều bày tỏ sự quan tâm đến khoa học đời sống khi họ từ chức.
Các ông lớn trên Internet đều đang chú ý.Liệu xu hướng kinh doanh khoa học đời sống cuối cùng đã đến?
Tom Knight (đầu tiên từ trái sang) và bốn nhà sáng lập Ginkgo Bioworks khác |Công trình sinh học bạch quả
Trong bữa trưa, tôi nghe được một tin: Unilever cho biết vào ngày 2 tháng 9 rằng họ sẽ đầu tư 1 tỷ euro để loại bỏ dần nhiên liệu hóa thạch trong nguyên liệu thô của sản phẩm sạch vào năm 2030.
Trong vòng 10 năm, các sản phẩm bột giặt, bột giặt và xà phòng do Procter & Gamble sản xuất sẽ dần áp dụng nguyên liệu thô thực vật hoặc công nghệ thu giữ carbon.Công ty cũng dành thêm 1 tỷ euro để thành lập quỹ tài trợ cho nghiên cứu về công nghệ sinh học, carbon dioxide và các công nghệ khác nhằm giảm lượng khí thải carbon.
Những người nói với tôi tin này, cũng như tôi, người nghe tin, hơi ngạc nhiên về thời hạn chưa đầy 10 năm: Liệu việc nghiên cứu và phát triển công nghệ đến sản xuất hàng loạt có được thực hiện đầy đủ sớm như vậy không?
Nhưng tôi hy vọng nó sẽ trở thành sự thật.
Thời gian đăng: 31/12/2021