照时间:光合生物技术是成熟的

生物技术产业是一个企业很大程度上基于小样本的生活。生物技术和生物制造是由一些细菌,真菌和动物细胞系统。拿走大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉,木霉属,HEK293和CHO细胞,剩下的这个行业呢?虽然这些细胞将继续是重要的,很有可能我们会错过机会,如果我们集中努力过于狭隘。

尽管农业产业中,光合生物技术可能是最明显的缺陷在生命科学领域。这是有点讽刺,因为孟德尔的19世纪基因遗传基础的研究依靠豌豆植物。

虽然光合生物技术的广泛应用有落后,我们预计,最近的进步和工业的关注将在未来十年推动商业方面取得了长足进展。重新努力利用蓝藻、藻类和植物领域通常由异养系统已经开始产生水果。

准备的绿色生物技术时代,让我们讨论光合生物技术的内在价值和解决他们的挑战,突出一些激动人心的企业在我们的社区。

为什么要使用光合生物技术呢?

可用的生物多样化的工具并不是在真空中完成的。它必须解决的挑战和创造新的价值。

碳捕获专家

为此,广泛的光合生物技术能帮助解决最紧迫的挑战之一的生命科学领域:碳排放。

生物技术和生物制药已经对地球的全球碳排放量作出了重大贡献。理智的看待这个问题,最近的一份报告估计,全球生物技术和制药行业生产~ 2.6亿吨有限公司₂相当于每年超过纸和林业产业的总和。独立于碳释放能源使用、包装、操作和运输,大多数细胞系统用于制造生物化学和自然生物制品制造有限公司₂。随着生物制造产业持续增长,将细胞的数量生产有限公司₂。

光合作用系统,而不是提供一个机制来消费有限公司₂生成有价值的成分和bioproducts。通过采用光合系统,企业可以消除大量的碳排放来源,取而代之使用有限的生物过程₂作为原料,而不是糖和昂贵的营养混合。考虑到许多生命科学公司的目标达到零排放,采用光合生物技术是一种实用和经济的解决方案。

藻类技术员检查绿色微藻的文化。信贷:Provectus藻类

更进一步,光合生物技术解决碳的能力也可以应用在其他领域。例如,普罗米修斯的材料开发出一种专利生物技术,利用微藻生产做结合的物质生物混凝土砖。普罗米修斯旨在利用其技术抑制水泥的大量的碳足迹,这相当于~ 8%的全球温室气体排放。

收集有价值的代谢产物的多样性

Photosynthetic生物还提供大量的独特的生化和代谢产物。植物和藻类原始地球化学家、有能力做一个广泛的化合物为生存。许多天然产物由光合生物固有的潜在的社会。例子:发现水杨酸盐脱胎药用植物物种导致阿司匹林(乙酰水杨酸)的发展,发挥了巨大的作用在制药行业的崛起。没有早植物的研究,制药行业不存在正如今天我们所知道的那样。尽管自然产物研究光合生物很赞赏药物发现,它的应用程序功能化妆品,食物,饮料甚至更远。

继续加速multiomics分析和人工智能生物活性分子的发现这些生物更容易。反过来,一些公司正在积极探索从光合生物天然代谢物。作为一个例子,Brightseed利用其抢劫者^®系统了解代谢组的植物物种多样性分子的发现粮食和消费者健康产品行业。

生产重组基因产物

光合生物也为生产基因重组产品提供机会。的光合生物制造底盘将扩大选择生命科学公司表达新颖的生物分子,提供一个独特的优势,补充传统系统的星座。

例如,大多数光合生物包含正确折叠所需要的细胞机制复杂的真核生物的蛋白质。此外,光合细胞不容易受到人类病原体以同样的方式,许多常见的哺乳动物细胞系统。因此,采用光合生物处理提供了一种机制来产生正确折叠的蛋白质,同时降低污染风险在哺乳动物细胞培养(包括人类病原体发现支原体和病毒就像疱疹病毒、腺病毒、副流感病毒)。光合bioproducts通常和生物过程也是“无动物源。“这为制造商提供了重大安全优势,降低了监管风险,同时也呼吁animal-conscious消费者。

一些生物制药公司已经采用了植物生物制造。辉瑞的戈谢病药物,Elelyso^®(重组葡糖脑苷脂酶),是美国fda批准的首个药物植物细胞在2012年制造的。更进一步,植物疫苗已经成为一个点的重点行业。去年,Medicago的制备COVID-19疫苗证明是有效预防COVID-19跨多个变体。更最近,赢创发起了苋菜成油角鲨烯(PhytoSquene^®)用于佐剂来代替动物的角鲨烯,通常来自鲨鱼肝油。

光合生物技术甚至可以作为药物传输机制。例如,研究人员的使用进行了探讨微藻细胞提供药物的有效载荷。值得注意的是,腔生物科学正在积极探索的临床效用spirulina-based口服重组蛋白疗法。

克服光合生物技术和生物制造持久的挑战

如果光合生物技术如此承诺,为什么有更广泛的应用在生命科学落后于直到现在?这涉及到欠发达的基础设施和基本生物学研究。

关闭差距与完成光合作用的平台的基础设施

光合生物技术获得广泛的吸引力的主要障碍是,他们通常更少的研究和探索。更少的资源投入来理解自然和外源基因表达在光合生物开发高效的基因工程方法更好地控制他们的商业应用。

分子生物学家评估细胞生长培养板。信贷:Provectus藻类

最初,分子研究人员识别和研究大肠杆菌因为人类病原体的地位。最终,这一研究有助于识别大肠杆菌作为特定的耐寒细菌种类与实用生物工具。同样,研究人员研究了酿酒酵母”年代应用因其悠久的历史在烘焙和酝酿之中。在这两种情况下,研究人员在使用这些生物,因为附加活动有显著的作品已经建立。再一次在线工具来为这些系统,进一步确立其在生物技术和生物制造使用。典型的富人变得更富。

为了解决这个挑战,一些公司选择建造基础设施的光合系统的选择,为他们提供核心技术合作伙伴。通过提供一个完整的平台,这些组织可以帮助他人识别,从光合系统开发和商业化产品。例如,Phylloceuticals专业生产蛋白质疗法使用转基因植物通过其Phytopharma可持续技术(PhAAST™)平台。使用烟草或浮萍(浮萍属。)bioproduction格式,PhAAST平台有助于推动药品生产和商业化的技术差距从矢量优化和产品开发和制造自动化监管策略。同样的,我们微藻生物制造平台的目标是解决过去挑战的大型微藻bioproduction通过提供与所需的关键技术基础设施合作带来微藻bioproduct推向市场。

解决基础生物学复杂性与新的遗传工具

很多商业企业避免或在应用光合生物,因为他们的基本生物学。首先,耕地需求和增长缓慢的许多光合生物阻碍他们的工业应用。然而,新的培养方法的使用,更高效的菌株和生物处理水产养殖种类,使用快速增长微藻和浮萍规避这些问题。

此外,细胞壁经常变换和基因工程策略更具挑战性。更常见的多倍体植株的光合生物。更大的冗余在光合基因可以使基因淘汰赛的创建。

因此,光合生物更历史很难基因工程师以精确的方式。几十年来,研究人员缺乏工具来执行特定站点在光合细胞基因工程。的主要历史方法,基因工程在植物利用土壤杆菌属,随机将DNA片段插入核基因组。虽然农杆菌转化使添加重组基因导入光合细胞成为可能,其缺乏特异性,常需要重要的筛选努力确保结构能有效地产生目标蛋白质。这也是限制在一个特定的宿主范围。

最近,其他方法对光合细胞转换已经开发和探索植物和藻类。粒子轰击(或即peg)已成为一个重要的战略光合生物因其广泛的宿主范围和DNA整合效率高。粒子轰击也特别有用的工程与重组叶绿体遗传信息。

此外,CRISPR系统的出现更复杂的打开了门有针对性的在光合生物基因工程对于这两个农业和生物技术应用。作为一个有趣的用例,成对采用CRISPR技术创造植物性食物更能吸引消费者,增加营养特性,包括无籽果实、无基坑樱桃和营养丰富的绿色蔬菜。

导航复杂的基因调控和基因沉默

由于他们的生存环境,倍性与光的关系,光合生物开发严格控制基因表达的机制。特别是,许多光合生物发展强大的基因沉默机制,特别是对于减轻外国致病基因信息。因此,转基因往往是沉默的植物和藻类,导致低表达。

通过的增长生物信息学和机器学习,研究人员增加了他们的能力预测和理解基因功能和监管。越来越多的研究人员能够更好地理解触发器沉默和识别信号通路,导致目标基因的表达。这个信息可以应用于r合理地设计启动子和向量利用先天机制来提高目标自然和转基因的表达。

在许多应用程序可以设想,大的紫色的番茄代表一个引人注目的例子。通过改变靛蓝色玫瑰西红柿与金鱼草植物转录因子,研究人员能够激活潜伏anthocyanin-producing基因通常沉默在番茄果实。作为一个结果,诺福克植物科学为这些抗氧化剂生产西红柿丰富,提供消费者健康的好处和延长保质期。2022年获得美国FDA批准,消费者可以很快期望这些骄傲的紫色西红柿的杂货店。

此外,我们现在知道沉默机制并不存在于叶绿体。因此,叶绿体表达转基因工程代表了另一个关键方法而无需面对表观遗传沉默。

Photobioreactor照亮模块化生物制造空间。信贷:Provectus藻类

也变得清晰遗传调节光照条件都是紧密联系的。因为这些生物取决于光为生存,生产他们需要的材料植物和藻类高度调整机制吗适应不断变化的环境条件。因此,利用光合生物的新陈代谢和生物制造潜力,研究人员需要的工具,可以帮助破译照明条件对基因表达的影响和生产效率。事实上,我们精密光合作用™技术利用高度控制光系统和集成反馈机制优化微藻光配方对生物量和目标产品的表情。

成长的空间

不再只是从农业、光合生物技术提供生命科学公司新的机制来创造突破性的、可持续的产品。在制药行业最明显的光合生物技术建立更深的根源,有越来越多的对生物替代petroleum-reliant商品的需求在化妆品、食品和饮料成分,特种化学品和大宗商品。举例这种转变,奇,一个世界上最大的香水和化妆品成分的公司,最近从a公司收购某些化妆品成分,包括Neossance^®Hemisqualane,植物性有机硅的选择。

简单地说,现有的异养生物制造系统无法满足所有的需求,尤其是在昂贵的原料和碳密集型生物过程的上下文。话虽这么说,但美国在工业光合生物技术社区继续努力使这些技术具有成本效益和技术。企业发展中光合生物技术必须继续降低门槛的生命科学部门。

在这一过程中,更多的企业会选择光合作用吸收到他们的工作。我们预料光合生物技术将进一步开花,最终满足测量的细菌,真菌和哺乳动物系统已知的世界各地。

关于作者

克里斯•费舍尔博士- - - - - -克里斯·费舍尔是化学生物学家和科学传播者积极倡导生命科学在社会是至关重要的。目前,他领导科学事务Provectus藻类、生物技术公司开发光合生物处理和生物制造技术的大规模生产关键的化学药品和生物制品。克里斯专业科学的信息传递给各级内部和外部利益相关者的专业知识来更好地服务生命科学社区和社会的需要。他已经开发出有效的策略广泛的公司和组织,从创业到一些世界上最大的生命科学公司。克里斯是在波士顿地区,持有加州大学圣地亚哥分校博士学位。

Guillaume巴比尔博士- - - - - -Guillaume巴比尔是研发的副总裁Provectus藻类。Gui有超过15年的经验作为主要研究科学家在生物技术领域,在银杏生物工作室,与先前的角色加入生物和诺维信。在他的整个职业生涯中,他已经明显强调biosustainability计划,包括增加和利用光合作用系统。他还拥有广泛的专业知识在合成生物学、蛋白质工程和净化、代谢工程、发酵和高吞吐量的项目设计。他也有超过六专利领域的蛋白质和代谢工程。位于澳大利亚萨河,Gui Provectus藻类的微藻图书馆的发展,biodiscovery平台、合成生物学工具箱和生物工艺开发工作。

Nusqe Spanton- - - - - -Nusqe Spanton的创始人兼首席执行官Provectus藻类。Nusqe是一个水产养殖和藻类专家近二十年的工作经验在国际水产养殖生产、海洋生物技术和企业管理。Nusqe的使命是使可持续生物制造广泛的商业现实,利用微藻底盘将光和二氧化碳转换为关键特色原料。通过应用现代自动化、机器学习和合成生物学方法,Nusqe Provectus藻类释放微藻的全部潜力作为一个可行的和生产高附加值的化学品和生物制剂的可伸缩的途径。Provectus藻类的端到端为平台,由其精度光合作用™技术,具有深远的应用在各种行业,包括食品、饮料、化妆品、农业、疗法和超越。