Гинкго Биоворкс отвара своју биоливницу како би заузео тржиште ензима од милијарду долара

Гинкго Биоворкс се спрема за још једну годину нарушавања целокупног модела биотехнолошке индустрије са својим разноврсним менијем услуга биолошког инжењеринга. Као потпуни добављач услуга синтетичке биологије, Гинкго ради све: од развоја новог укуси и мириси за инжењеринг целих организама за третмани усева живи лекови. Током прошле године, Гинкго је направио потезе биопхарма, а сада су најавили и нову Ензимска интелигенција услуга. Недавно сам разговарао са Џејсоном Келијем, једним од Гинкго-ових суоснивача и садашњим извршним директором, који ће говорити на СинБиоБета 2023, да бих добио више детаља о најновијој понуди компаније.

Прелазак на ензиме није изненађујући: са применама од биофарме до пољопривреде, ензими су више милијарди долара тржиште. Ови молекули су мале биолошке машине које могу да обављају разноврсне функције – од покретања наших тела до катализације масовних реакција у хемијској индустрији. Само у људском телу има преко 2,700 ензима а многи од њих су мете за лечење болести. За хемијску индустрију, ензими су важни алати који стварају и разбијају хемијске везе. А за биоекономију, они су суштински покретачи за изградњу одрживе будућности.

Без обзира на област примене – било да је у питању храна, фармација, нега коже, текстил, хемикалије или било шта друго што се може изградити са биологијом – ензими су радни коњи биологије који претварају одрживе инпуте у вредне производе. Али сваки специфични производ или апликација укључује развој и усавршавање прилагођених ензима за оптималне перформансе. Овај процес, назван „инжењеринг ензима“, захтева опсежно истраживање и развој: од развоја рачунарских алгоритама који сугеришу који ензим може најбоље да ради за задатак који је пред вама до откривања који организам домаћина да користи за његову производњу. Временски рокови за развој сваког новог ензима су страшно дуги, а резултати не оправдавају увек инвестицију унапред.

Гинкго Биоворкс каже – одбаците све то: „То је велики помак који покушавамо да направимо на тржишту. Желимо да људи престану да се баве сопственим истраживањем и развојем и искористе наше платформе“, мисли Кели. „Можемо вас одвести све до комерцијалног ензима од концепта. Ово може бити атрактиван предлог за многе компаније које можда неће желети да улажу у сопствене напоре у истраживању и развоју и једноставно требају обављен посао. Гинкго обећава не само да ће тај посао скинути са њихових руку, већ ће га и боље и брже обавити.

Прављење више ензима, брже

Ензимски инжењеринг и комерцијална производња постоје већ неко време. Али оно што се променило у последњој деценији је потражња индустрије за овим молекулима. У прошлости су академске лабораторије и компаније могле провести године у подешавању једног ензима, али сада биопроизводња врши притисак на инжењере ензима да испоруче ове биокатализаторе данас како бисмо могли да испунимо сутрашње циљеве одрживости.

Развијање сјајних ензима захтевало је и стручност и инфраструктуру. У зависности од задатка, неки ензими ће можда морати да се оптимизују за побољшане перформансе или побољшану стабилност у тешким реакционим условима; други пројекти могу захтевати развој новог ензима за спровођење јединствене реакције за коју не постоји еквивалент у природи; а понекад све што вам треба је да повећате производњу већ постојећег ензима. Без обзира на циљ, Гинкго може да се побрине за све, од дизајна до оптимизације производног процеса.

На пример, током пандемије, Гинкго је сарађивао са Алдевроном на побољшању производње свог ензима за затварање вакциније, критичне компоненте која се користи у производњи мРНА вакцина ЦОВИД-19. Компанија је брзо препознала ово потенцијално уско грло за производњу вакцина и радила на побољшању соја домаћина за производњу ензима и оптимизацији услова ферментације. Захваљујући Гинкго-овим побољшањима, Алдеврон је могао да направи 10 пута више ензима по серији него код претходног процеса.

Изградња највеће светске базе података о секвенцама ензима

Повећање је, без сумње, важно за искориштавање пуног тржишног потенцијала ензима. Али прави изазов у ​​индустрији је дизајнирање и инжењеринг нових функција ензима које не постоје у природи. Дизајн покреће Гинкго-ов софистицирани софтвер изграђен на алгоритмима машинског учења. Друге компаније попут Црадле, Биоматтер Десигнс, Камбријум, Арзеда, и Басецамп Ресеарцх такође користе моћ машинског учења и вештачке интелигенције за дизајнирање нових ензима или побољшање постојећих. Они анализирају секвенце гена из јавних и власничких база података и користе предиктивне моделе да „пишу“ нове секвенце ензима.

Ако знате нешто о моделима, знате аксиом да је модел добар онолико колико је добар скуп података на којем је обучен. Овде Гинкго Биоворкс има огромну предност. Гинкго'с Цодебасе, који компанија назива својим „биолошким портфељем“, садржи ДНК секвенце које се могу користити за обуку алгоритама машинског учења да препознају карактеристике које садрже жељене квалитете за ензимско инжењерство: „Зато што своје лабораторије водимо као фабрике“, каже Келли. „Ми генеришемо систематизоване податке брзином којом нико други није и зато су наши модели тако добри.“

Гинкго је много инвестирао и у дигиталну и у физичку инфраструктуру. Током последњих неколико година, Гинкго је прошао кроз импресиван раст и сада има близу 1,200 запослених након недавна аквизиција Зимерген-а. Аквизиција Зимергена била је попут лутке за гнежђење за изградњу капацитета: недуго пре спајања, Зимерген је купио Радиант Геномицс који је развио индустријску платформу за откривање природних производа и гена. Зимерген је такође купио другу компанију под називом Лодо Тхерапеутицс који је сакупио огромну колекцију микробне ДНК животне средине.

Ове аквизиције су биле део намерног напора да се направи најбоља база података генома. У 2019. Гинкго је инвестирао у куповину Варп Дриве Био за њихову платформу за рударење генома, са колекцијама микроба прикупљеним од фармацеутских компанија: „Вероватно је урађено пет или шест ових власничких великих покушаја секвенцирања микроба, а ми смо набавили три од њих. Дакле, када кажемо да имамо велику базу података о геномици, то мислимо“, смеје се Кели.

Гинкго каже да његова база података тренутно садржи близу 1 милијарду секвенци, а сво то богатство генетских информација доступно је њиховим купцима: „То је само уговор о услугама од свакога ко жели да развије производ“, каже Кели.

Од концепције до производње под једним кровом

Биологија је невероватно сложена, тако да свака секвенца генерисана моделом још увек треба да се тестира у лабораторији. Цодебасе је само „гориво за мотор дизајна“. Стварне физичке електране у којима се граде и тестирају компјутерски генерисани концепти ензима су Гинкго'с Фоундриес. Ливнице су лабораторије високог протока које садрже најновију аутоматизацију, софтвер и аналитику – што укључује сопствену платформу за синтезу ДНК и најсавременије ферменторе – да би могли да произведу и прегледају хиљаде сојева и открију најбоље ензиме .

Као стартап - или чак као међународни гигант вредан више милијарди долара Мерцк – имате избор: да сами изградите сву ту инфраструктуру или да екстернализујете. Кели сматра да је то безначајно: „Можете доћи и ангажовати велики пројекат нама и то ће вам скинути велики терет.“

„Оно што заиста желимо да доведемо до куће нашим клијентима је да не морате то да радите сами – уложили смо пола милијарде долара у инфраструктуру и аутоматизацију тако да не морате да то радите“, каже Кели. „Успевамо када успеју наши клијенти“ је филозофија на коју се Гинкго ослања.

Хвала Катиа Тарасава за додатна истраживања и извештавање о овом чланку. Ја сам оснивач СинБиоБета и неке од компанија о којима пишем, као што је Гинкго Биоворкс, су спонзори СинБиоБета конференција недељни дигест.