合成生物学如何塑造药物发现的未来?

科学家们正在利用合成生物学这是一个科学领域，涉及重新设计生物成分以产生新的合成实体，以解决科学问题并推动医学创新。食典委DNA旨在帮助研究人员快速准确地制造大量合成DNA。

188金宝搏备用最近与Codex DNA的首席执行官托德·r·尼尔森(Todd R. Nelson)进行了交谈，以了解合成生物学技术对药物开发的影响和合成生物学的“大趋势”，我们已经看到，并有望在未来几年看到。Nelson还讨论了Codex DNA合成SARS-CoV-2基因组的创建，以及如何将其用于帮助制定针对COVID-19的治疗和诊断策略。

Laura Lansdowne (LL): Codex DNA如何帮助科学家“建立生物学”?

托德·尼尔森(TRN):在Codex DNA，我们认识到生物学家，尤其是那些研究DNA的生物学家，是新的软件工程师。通过提供易于使用的编码和重新编码DNA的产品，我们帮助科学家找到新的和改进的方法来思考如何使用DNA来推进药物发现、疫苗开发和代谢工程项目。我们通过提供新的和更有效的工具来将数字信息转化为DNA或蛋白质，从基于DNA的疫苗到在DNA链中存储数字信息的能力，帮助生物学家“构建生物学”。

为了满足制药、生物技术、疫苗和农业市场对打印DNA日益增长的需求，我们开发了世界上第一台全自动DNA打印机- BioXp™3250系统。该系统帮助科学家完成一些任务，比如快速准确地打印长段DNA，然后自动组装成合成基因。当BioXp™系统获取数字信息，如基因序列，并将其转化为现实生活中的基因或蛋白质时，我们就构建了生物学。我们用我们的产品做了一些了不起的事情，比如做了世界第一新冠病毒合成基因组．

合成生物学技术是如何推动制药发展的?

环境:我们的产品显著提高了生产效率，使药物发现的关键步骤更快地进行。例如，由于我们的产品是完全自动化的，并集成到工作流程中，因此我们能够以比以往任何时候都大得多的规模运行实验。一般来说，我们的产品缩短了关键的时间线，提高了生产力。因为我们有唯一可用的台式解决方案，我们允许客户控制他们的工作流程，而不是花费时间和精力与合同研究机构合作。

我们还有一些具有颠覆性质的产品，可以改善药物和疫苗开发的结果——我们说“以前需要几个月的工作现在可以在几天或几小时内完成”。这种节省时间的方法对于开发某些类型的精确疗法(如患者特异性癌症疫苗)至关重要——我们的系统可以促进识别用于治疗患者的个性化抗癌疫苗的“银弹”。我们的产品帮助这些药物比以往任何时候都更快地到达患者手中，并可以挽救生命。一个很好的例子是我们与世界著名免疫学家Stephen Shoenberger博士的合作，他使用该系统来识别关键的个性化癌症疫苗。

李华学到了全球首个合成SARS-CoV-2全基因组，这对开发新冠病毒疫苗、治疗方法和诊断方法有什么帮助?

环境:利用BioXp™系统，我们在前所未有的十天内生成了世界上第一个完全合成的COVID-19病毒基因组。基因组是COVID-19病毒基因的集合，目前正在制药、疫苗和诊断行业广泛使用。最好的思考方式是，我们创建了一个由病毒基因组成的高度灵活的模板，可以在不同的研究中实现。在疫苗开发方面，公司使用该模板来确定COVID-19疫苗的最佳“活性成分”，以便在接种人体后产生最佳免疫反应。对于治疗学的发展，研究人员使用模板来创建基于抗体的药物，称为生物制剂。诊断行业使用基因组来识别可用于快速检测的基因组区域。

莫莉·坎贝尔(MC):合成生物学的一个关键应用是代谢工程。你能跟我们谈谈这一领域的最新发展，以及使它们成为可能的技术进步吗?

环境:为了理解复杂的生物系统是如何运作的，多个学科已经融合在一起。这些努力所带来的重大技术进步跨越了整个“设计-构建-测试周期”。DNA测序和生物信息学工具的改进使基因和途径的准确注释成为可能，以确定理想的宿主作为执行代谢工程的起点。通过降低成本和提高大规模基因、基因通路和基因组构建的能力，即使是简单的克隆或诱变操作现在也可以作为新创合成．快速报告给定基因序列读数的检测方法的发展也扩大了吞吐量。

此外，人工智能算法允许在定义的细胞环境中更准确地预测酶和通路功能。最后，基因组编辑工具，如CRISPR/Cas9，已经实现了对基因的精确编辑任何基因组任何定位，特别是用小或大的合成DNA结构库删除、添加或替换自然发生的DNA序列。所有这些进步，再加上大规模合成基因库和通路的能力，为同时测试数百万个基因序列排列打开了大门。

MC:合成生物学研究从实验室走向临床的主要挑战是什么?

环境:我们在合成生物学领域面临的挑战之一是与美国食品和药物管理局(FDA)和其他监管机构合作。我们都在努力更好地理解开发和制造产品所需的安全标准，可能是在护理点(POC)，并将其作为疗法或疫苗给患者使用。合成生物学的影响已经在药物研发行业中显现出来，利用这些技术和应用发现和开发的药物已经很先进了。

MC:在你看来，你认为目前合成生物学的“大趋势”是什么?你认为这个领域在10年后会是什么样子?

环境:这是个好问题。在接下来的几年里，快速和准确地生产DNA的能力将继续在药物发现方面创造强劲的需求，以确定更安全、更有效的癌症和传染病药物和疫苗。

也就是说，我们目前正致力于在18到24个月内将全自动疫苗打印机商业化，称为DBC或“数字到生物转换器”。我们的想法是，我们可以利用这项技术，通过在医院，甚至是在你当地的药店里放置疫苗打印机，来消灭像COVID-19这样的未来大流行。当你考虑拥有一个由这些疫苗打印机组成的全球网络时，很容易想象一个能够以前所未有的速度应对流行病的世界。一旦知道所需的病毒序列，在几分钟内，我们就可以开始在世界任何地方打印疫苗，只需按一下按钮，就可以控制一个邮政编码内的疫情。

从长远来看，我们对在DNA链中存储数字信息的能力感到非常兴奋。DNA数字存储这一新兴领域具有巨大的潜力，因为DNA是一种理想的数据存储解决方案。它很小，密度极高，可以存在数百万年——想想侏罗纪公园。这真的令人印象深刻;如果以DNA链的形式存储，Facebook上的所有内容都可以装进一个指尖大小的小管子里。

Codex DNA在这一领域取得了重大进展，通过创建一个原型仪器，可以将二进制代码转换为DNA字母，创建可打印的文件。这些文件中的信息，无论是文本(国会图书馆)、音频(Spotify)还是视频(Netflix)，都可以打印并组装成DNA链，然后利用现有技术将其解码回原始格式。这里最大的挑战是打印和检索速度，这是我们现在正在努力的。

Todd R. Nelson采访了Molly Campbell和Laura Elizabeth Lansdowne，他们是技术网络的科学作家。188金宝搏备用