Prawa autorskie do zdjęć: Thermo Fischer Scientific

5 inspirujących sposobów Biologia syntetyczna zrewolucjonizuje żywność i rolnictwo

Biologia syntetyczna jest jedną z najszybciej rozwijających się i najbardziej ekscytujących dziedzin nauki - i doskonałym przykładem innowacji nowej generacji. Łącząc dyscypliny takie jak biologia, projektowanie, inżynieria i tworzenie oprogramowania, synbio pozwala nam kształtować naturalne systemy, a nawet tworzyć całkowicie nowe od zera.

Naukowcy, inżynierowie i przedsiębiorcy już korzystają z synbio na kilka inspirujących sposobów. W ciągu ostatnich kilku lat opracowali sztuczny proces fotosyntezy, bakterie zaprojektowane do inwazji komórek rakowych, a nawet przekształcają odpady rolnicze w przyjazne dla środowiska chemikalia - a te przykłady ledwo zarysowują powierzchnię. Globalny rynek biologii syntetycznej szybko się rozwija i przewiduje się, że do 2018 r. Wzrośnie do 16 miliardów dolarów.

Każda nowa lub przełomowa technologia, która zagraża obecnemu status quo, może powodować zamieszanie, a nawet wywołać kontrowersje, ale w przypadku synbio jestem podekscytowany jej potencjałem w zakresie rozwiązania niektórych z największych problemów, przed którymi stoimy w branży spożywczej i rolniczej.

W mojej pracy i badaniach w Thought For Food Foundation widziałem z pierwszej ręki, jak innowatorzy na całym świecie podchodzą do tej dziedziny z przedsiębiorczym nastawieniem - łącząc dyscypliny, wykorzeniając zakorzenione założenia oraz zachęcając do otwartości i współpracy - aby wywrzeć pozytywny wpływ, szczególnie w dziedzinie bezpieczeństwa żywnościowego.

Oto pięć najbardziej ekscytujących sposobów, w jakie biologia syntetyczna przekształca przemysł spożywczy i rolniczy oraz toruje drogę do przyszłości, w której możemy wyeliminować głód i niedożywienie, jednocześnie chroniąc i poprawiając nasze środowisko.

1. Możemy zaprojektować rośliny od podstaw.

Wyobraź sobie świecące drzewa zamiast lamp ulicznych. Grzyby, które wyrastają na meble. Uprawy, które wymagają mniej pestycydów i są odporne na suszę. To tylko niektóre ze sposobów, w jakie możemy stworzyć bardziej zrównoważoną i ekscytującą przyszłość, stosując syntetyczne podejścia biologiczne w roślinach.

Wkraczamy w erę biologiczną. Jeśli minione dziesięciolecia były określone rewolucjami przemysłowymi i cyfrowymi, przyszłość polega na tym, aby biologia działała dla nas i dla nas.

Biologia syntetyczna pozwala nam stosować zasady projektowania i inżynierii do nauki o roślinach. Możemy dokładnie określić, co chcemy, aby zrobiły rośliny, a następnie stworzyć ten proces, precyzyjnie konstruując systemy biologiczne.

Biologia podąża śladami branży komputerowej - z wyjątkiem tego przypadku DNA jest naszym językiem programowania. Dzięki sekwencjonowaniu genomu możemy odczytać DNA, który dostarcza nam wielu ważnych informacji. Po przeczytaniu tych informacji musimy zrozumieć, co mówi kod. Uczenie maszynowe i analiza danych pomagają nam w tym zakresie, ale pisanie kodu jest najbardziej interesujące. W końcu pisanie to miejsce, w którym możemy wykorzystać naszą wyobraźnię i być kreatywnym!

Na początku rekombinacja DNA była powolna i trudna. Ale technologia staje się coraz szybsza, lepsza i tańsza każdego dnia. Nie potrzebujesz nawet laboratorium - wszystko stało się cyfrowe. Narzędzia programowe w połączeniu z technologiami edycji genomu pozwalają nam robić rzeczy, których po prostu 15 lat temu nie można było sobie wyobrazić.

2. Możemy znaleźć etyczne, zrównoważone i wydajne rozwiązania dla naszych potrzeb żywieniowych.

Dzięki biologii syntetycznej możemy przemyśleć wszystko, co wiemy na temat produkcji żywności. Na przykład możemy produkować mleko krowie bez potrzeby krowy lub jaja, które nie były składane przez kurczaki. Jedna firma o nazwie Real Vegan Cheese składa się z zespołu biologów, którzy tworzą substancję o identycznej molekularnej tożsamości jak mleko krowie. To mleko jest następnie wykorzystywane do produkcji wegańskiego sera - sera zrobionego z prawdziwego mleka krowiego - tylko przy zerowym udziale zwierząt!

Potem jest inicjatywa New Harvest. Ta organizacja, kierowana przez Isha Datar, mocną kobietę, z którą miałem okazję podzielić się sceną niedawno na szczycie Hello Tomorrow w Paryżu, ta organizacja finansuje otwarte, publiczne, wspólne badania w celu zrewolucjonizowania produkcji produktów zwierzęcych bez rzeczywistych zwierząt. Niektóre z ich projektów to Perfect Day Foods, firma produkująca produkty mleczne bez krów; Clara Foods, która wykorzystuje hodowlę komórkową do produkcji białek jaj; oraz projekt badawczy ptasiej tkanki mający na celu produkcję mięsa z indyka i kurczaka bez zwierząt.

Biologia syntetyczna pomaga nam zoptymalizować niewidzialne.

Rolnictwo komórkowe ma nieskończone możliwości, w tym możliwość wytwarzania większej ilości składników odżywczych o dłuższym okresie trwałości, a także żywności dostosowanej do określonych zastosowań i preferencji, takich jak mięso o niższej zawartości tłuszczów nasyconych, mleko bez laktozy, jaja wolne od cholesterolu , lub białka jaj specjalnie przeznaczone do różnych wypieków, takich jak bezy lub puszyste aniołki.

3. Możemy sprawić, że żywność będzie bezpieczniejsza i bardziej odżywcza.

Biologia syntetyczna pomaga nam zoptymalizować niewidzialne. Możemy poprawić smak i właściwości odżywcze oraz stworzyć nowe produkty spożywcze, takie jak masło algowe i hipoalergiczne orzeszki ziemne. Możemy pomóc roślinom rosnąć przy mniejszej ilości wody lub ziemi i projektować systemy nadwrażliwości na poziomie produkcji, aby żywność, którą spożywamy, była bezpieczniejsza.

Jedna firma, Sample6, pracuje nad znalezieniem i wyeliminowaniem potencjalnie zagrażającej życiu bakterii w żywności, zanim trafią na półki. Zintegrowane systemy szybko i łatwo wykrywają szkodliwe lub niepożądane bakterie w produktach dla wielu różnych branż, w tym żywności i opieki zdrowotnej. Na przykład opracowali zestaw testowy, który może wykryć Listerię, gdy żywność jest jeszcze w zakładzie przetwórczym. Takie zestawy zapewniają wyniki w ciągu zaledwie trzech do czterech godzin, podczas gdy tradycyjny proces może potrwać do 48 godzin.

Ekscytującą firmą pracującą nad wzbogaceniem żywności w składniki odżywcze jest Unibiome (dawniej probiotyki Peer-to-Peer), finaliści konkursu TFF 2015. Są inżynieriami drobnoustrojów, które poprawiają zawartość witamin w fermentowanych produktach spożywczych, takich jak jogurty, sery i produkty zbożowe. Ponieważ są to tradycyjne potrawy na całym świecie, tworzenie wersji o zdrowszej zawartości drobnoustrojów zapewni większej liczbie ludzi w różnych regionach dostęp do niezbędnych składników odżywczych. Firma buduje model udostępniania typu open source, peer-to-peer, aby dystrybuować swoje probiotyki w krajach rozwijających się.

4. Każdy - łącznie z tobą - ma narzędzia do pracy z tą technologią.

Dla mnie najbardziej inspirującym aspektem synbio jest to, że jednostki i startupy - nie duże międzynarodowe koncerny - są awangardami tej dziedziny. Ruch DIY (zrób to sam) nabrał tempa w tej przestrzeni, aby umożliwić większej liczbie osób korzystanie z bio-podejść syn poprzez większą otwartość i dzielenie się. (sprawdź kodeks postępowania DIY Bio, który obejmuje zobowiązanie do edukacji, przejrzystości i odpowiedzialności).

Bio-laboratoria DIY, takie jak BioCurious i Genspace, pojawiają się na całym świecie. Niektóre firmy oferują nawet produkty i zestawy na poziomie konsumenta, dzięki czemu każdy może eksperymentować i bawić się biologią bez konieczności dostępu do laboratorium. Na przykład Amino Labs ma symulator, który pozwala zostać wirtualnym bioinżynierem i wysyła zestaw, który pozwala założyć własne laboratorium. Podobnie, Odin oferuje zestaw CRISPR do inżynierii genów bakterii DIY, który uczy biologii molekularnej i inżynierii genów wystarczającą ilością materiału do przeprowadzenia pięciu domowych eksperymentów. Jest też Bento Labs, która oferuje mobilne laboratorium DNA, które pozwala wyodrębniać, kopiować i wizualizować DNA - gdziekolwiek chcesz.

Demokratyzacja synbio pozwala innowatorom „bawić się jedzeniem” w sposób, który po prostu wcześniej nie był do wyobrażenia - a nawet aktualizować i ulepszać sposób przygotowywania żywności w domu do spożycia. Gastronomia molekularna i oparte na nauce techniki gotowania, takie jak kąpiele zanurzeniowe, to dopiero początek. Mój przyjaciel John Cumbers, który założył SynBioBeta, centrum aktywności w branży biologii syntetycznej, jest szczególnie podekscytowany wpływem fermentacji na przyszłość żywności. „Od kombuchy po piwo i ser - zdolność drobnoustrojów do gotowania naszych potraw i tworzenia smaków i tekstur z biologicznych ścieżek w drożdżach i bakteriach jest naprawdę ekscytująca”, powiedział mi.

W przyszłości każdy i wszędzie może mieć pomysły i realizować je w taki sam sposób, jak dziś możemy szybko tworzyć aplikacje mobilne.

5. To dopiero początek. Nadchodzi fala innowacji.

Konkursy sprzyjają także społecznościom młodych innowatorów zainteresowanych pracą i współpracą w dziedzinie biologii syntetycznej.

Oczywiście jest nasze Wyzwanie TFF (dowiedz się więcej tutaj), w którym aktywnie poszukujemy projektów synbio!

Kolejnym konkursem, który koncentruje się na angażowaniu nowych umysłów i budowaniu nowych pomysłów w tej dziedzinie, jest konkurs International Genetically Engineered Machine (iGEM), który zachęca studentów do pracy i budowy systemów biologicznych. Nasz zespół TFF jest podekscytowany możliwością wzięcia udziału w jamboree iGEM w tym roku, które odbędzie się w Bostonie w dniach 27–31 października 2016 r.

Uwaga: jeśli jesteś badaczem lub entuzjastą Synbio i chcesz wydobyć innowacje z laboratorium i przenieść się do prawdziwego świata, przyjdź porozmawiać z nami - pomożemy! W zeszłym roku zespół iGEM, Peer-to-Peer Probiotics (obecnie nazywany Unibiome), dołączył do naszego Wyzwania, wygrał nagrodę pieniężną i wziął udział w akceleratorze Indie Bio, aby uzyskać więcej wglądu i doświadczenia w rozwijaniu swojego przedsięwzięcia startupowego.

Wniosek

Biologia syntetyczna to ekscytująca, rozwijająca się dziedzina, która może rozwiązać niektóre z najbardziej palących problemów na naszej planecie. To powiedziawszy, każda zmiana paradygmatu wiąże się z własnym zestawem wyzwań. Na początek będziemy musieli zająć się głównymi kwestiami związanymi z postrzeganiem społeczeństwa, etyką i regulacjami rządowymi.

Jest mnóstwo miejsca dla młodych pasjonatów innowacji, którzy mogą zaangażować się w kształtowanie przyszłości tej technologii. W przyszłości pracujemy nad tym, aby każdy mężczyzna, kobieta i dziecko mieli odpowiedni dostęp do bezpiecznej i pożywnej żywności. Jesteśmy w stanie wyżywić planetę ponad 9 miliardów ludzi bez narażania naszych zasobów naturalnych. I każdego dnia odkrywamy nowe, zaskakujące sposoby ulepszania naszych systemów żywnościowych.

UWAGA! jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o ruchu Bio DIY, posłuchaj naszego podcastu TFF na temat Hackera Wartości, w którym udział wzięli Daniel Grushkin z GenSpace i Biodesign Challenge!