Від стрибучих генів до дизайнерських геномів: план Anthology для розумніших струм біопродукції
Антологія — це стартап, який має потенціал значно розширити інструментарій біовиробництва. Якщо ви зможете оптимізувати геноми недостатньо досліджених мікроорганізмів, ви зможете економічно ефективно виробляти набагато ширший спектр продуктів, використовуючи різноманітні сировини, говорить команда Anthology з Бостона.
“Поєднуючи інновації в геномному інжинірингу, апаратному забезпеченні та обчислювальній біології, ми створюємо платформу, яка фактично прискорює еволюцію, прискорюючи процес генерації мутацій геному, а потім обираючи переможців з наших пристроїв на замовлення.”
Потенційно руйнівна технологія Anthology
Коли ви думаєте про біовиробництво зараз, зазвичай починаєте з E. coli та дріжджів. Тому ви природно обмежені їхньою здатністю робити речі. Те, як ми підходимо до біовиробництва або наскільки наша технологія є дозволяючою, виглядає так: через п’ять-десять років, або навіть раніше, ви можете мати сировину, від якої дійсно хочете позбутися, таку як сільськогосподарські відходи, тваринні фекалії, навіть пластик, а потім у вас є продукти, які ви дійсно хочете виготовити, такі як текстиль або високоякісні білки.
Те, що з’єднує ці два вузли, буде геном, організмом. Ми хочемо створити цей організм, використовуючи комбінацію генетичного інженірінгу, апаратного забезпечення та інструментів штучного інтелекту, тому ми більше не обмежені видами.
Різні підходи до біовиробництва
Поки інші компанії намагаються інженерувати клітини як комп’ютери, Anthology використовує зовсім інший підхід — вчитися у природи, яка робить це найкраще.
Отже, використовуючи нашу технологію, яка поєднує інновації в геномному інжинірингу, апаратному забезпеченні та обчислювальній біології, ми створюємо платформу, яка фактично прискорює еволюцію, прискорюючи процес генерації мутацій геному, а потім обираючи переможців з наших пристроїв на замовлення.
Інженерія грибів як новий виклик
Інженерія грибів є дуже трудомісткою та складною, але переваги великі, оскільки ми бачили промислові робочі коні, які можуть виробляти білки з титрами до 150 г на літр. Але на це може піти багато часу для виробництва цільового білка.
Працюючи з E. coli, наприклад, ви можете побачити результати протягом тижня. З дріжджами ви можете побачити результати за один-два тижні. Але для грибів кожен цикл інженерії може зайняти до 10 тижнів, поки ви не побачите відомий фенотип. Тому ми повинні бути дуже креативними в тому, як ми вирішуємо цю інженерну проблему, намагаючись згенерувати багато варіантів геному за короткий час, а потім використовувати мікрофлюїдні пристрої або інше обладнання високої пропускної здатності для відбору кандидатів, які найкраще підходять для певних цілей.
Ми також почали розшифровувати мову секреції білків грибами, застосовуючи інструменти штучного інтелекту. Ми намагаємося вивчити структурну значимість для виробництва білків, а потім, зрештою, це дозволить нам створити панель різних господарів, які можуть виробляти різні типи цікавих білків.
Anthology: Оптимізація виробничих штамів
Існує два основних підходи до цього. У першому уявіть, що є 20 різних контрольних ручок, і ви можете налаштовувати їх одну за одною. Але, як ви можете собі уявити, це вимагає багато праці, багато грошей і, звичайно, часу.
А потім є інший підхід, який існує вже деякий час, де люди намагаються імітувати еволюцію, але у нас є дуже обмежений набір інструментів, які дозволяють це зробити. Тому зазвичай люди використовують хімікати або УФ-випромінювання для введення мутацій по всьому геному. Але це трохи схоже на гру в лотерею з надзвичайно низькими шансами.
Переваги нового підходу
Уявіть, що у вас є книга. Ми використовуємо генетичні інструменти, щоб змінити порядок абзаців. Ми можемо змінити порядок глав. Ми можемо видалити кілька сторінок. Ми навіть можемо позичити кілька сторінок з іншої книги.
Зробивши це, ми можемо ввести різноманітність. І, що найважливіше, якщо ми бачимо деякі зміни у фенотипі або ознаках, які нам подобаються, ми можемо повернутися до книги, подивитися на неї через секвенування ДНК і зрозуміти, які ознаки викликані якими мутаціями.
Відбір мутацій
Це залежить від ознак, які вас цікавлять. Якщо ви думаєте, наприклад, про здатність використовувати відходи як сировину, ви можете дозволити їм змагатися один з одним. Тобто мільйони з них у біореакторі — це як марафон. Вам важливо лише те, які з них найшвидші.
Але є деякі ознаки, які не можна аналізувати таким чином. Наприклад, якщо у вас є група співаків, і ви хочете проаналізувати їхню здатність співати, ви не можете дозволити їм співати в маленькій кімнаті разом, але при цьому оцінювати їх індивідуально. Вам потрібно буде помістити їх у різні кімнати для цього.
Отже, саме так ми працюємо з клітинами. Ми поміщаємо їх у різні краплі або кульки, і пропускаємо їх через канал, тому в будь-який момент, коли вони проходять через канал, ми аналізуємо їх за допомогою лазерів або інших оптичних інструментів, щоб знати, як вони виглядають, скільки білка вони секретують, і ми можемо робити оцінку та ранжування в реальному часі.
А потім звідти ми можемо обрати деяких потенційних переможців і вивчити їхні генотипи, а потім помістити їх у конвеєр масштабування та валідації.
Використання стрибучих генів
Ми беремо мобільні генетичні елементи або “стрибучу ДНК” з віддаленого господаря, і звідти ми використовуємо багато сучасних генетичних інструментів, щоб додати їхню функціональність і, що найважливіше, контрольованість, щоб ми могли точно налаштувати стрибок у нашому цікавому господарі.
Бізнес-модель Anthology
Наразі ми тестуємо різні бізнес-моделі, але є два основних підходи. Один — довести технологію в існуючому промисловому господарі та показати, що, використовуючи нашу технологію, ми можемо поліпшити маржу витрат для наших партнерів, і ми продемонстрували певний успіх у цьому.
Водночас ми також досліджуємо незадоволені потреби ринку та спілкуємося з великими промисловими партнерами, щоб дізнатися, які білки вони хочуть виробляти або які сировини вони хочуть використовувати. І з цих розмов ми отримали кілька цілей білків з високою впевненістю. Тепер ми ведемо переговори з більшими комерційними гравцями, щоб мати можливість виробляти ці білки, а потім довести їх до фінішу.
Але вся компанія була побудована на основі того, що ми вирішуємо реальну потребу промисловості, а не просто створюємо набір класних технологій.
Можливість стежити за новинами у більш стислому форматі в телеграм каналі головна сторінка сайту