W ten sam sposób, w jaki SpaceX zrewolucjonizowało eksplorację kosmosu za pomocą systemów rakietowych wielokrotnego użytku, Synthego zamierza przekształcić inżynierię genetyczną za pomocą zautomatyzowanych platform CRISPR.

U podstaw przełomu SpaceX leżały trudne założenia. Zamiast sprzętu jednorazowego użytku, poszukiwali technologii nadających się do recyklingu, takich jak lądowiska ze wspomaganiem wstecznym, aby obniżyć koszty krańcowe. Podobnie w ramach projektu Synthego zidentyfikowano nieefektywne ręczne przepływy pracy i niedokładności w zakresie ukierunkowania jako założenia ograniczające szybkość edycji genomu. W odpowiedzi wprowadzili automatyzację, aby zwiększyć precyzję edycji, jednocześnie zwiększając prędkość badacza.

Przesuwanie granic dzięki technologii nadającej się do recyklingu

Przez dziesięciolecia inżynierowie lotniczy akceptowali rakiety jako sprzęt jednorazowego użytku. Po wystrzeleniu w przestrzeń dopalacze odłączyły się i spłonęły w atmosferze. SpaceX wywróciło do góry nogami ten status quo, opanowując lądowania ze wspomagaczami napędowymi, aby umożliwić ich ponowne wykorzystanie. Ponowny lot na kosztownym pierwszym stopniu Falcona 9 przy konieczności posiadania jedynie nowych górnych stopni obniżył krańcowe koszty startu nawet 30-krotnie.

Nagle przystępny cenowo dostęp stał się katalizatorem nowych modeli komercjalizacji w branży. Co najważniejsze, oszczędności wynikające z technologii wielokrotnego użytku nie są jednorazowe, ale kumulują się w czasie, tworząc pozytywny cykl. Reflight to dodatkowy dochód bez konieczności przebudowy całej rakiety.

Synthego wnosi podobne podejście umożliwiające ponowne wykorzystanie do eksperymentów CRISPR, uprzemysławiając projektowanie przewodników RNA. sgRNA kierują nukleazę Cas9 do zamierzonych miejsc cięcia genu, ale wymagały ręcznej identyfikacji przy użyciu algorytmów takich jak CHOPCHOP. Badacze przez tygodnie skupiali się na konkretnym eksperymencie, zanim przeprowadzili długie, zmienne eksperymenty laboratoryjne o niskiej powtarzalności.

Synthego zbudowało infrastrukturę automatyzacji, aby zamiast tego szybko powtórzyć to planowanie in silico. Po wybraniu parametrów docelowych, takich jak genomy i progi poza celem, w narzędziu do projektowania w chmurze, zoptymalizowane sgRNA syntetyzują równolegle. Teraz naukowcy od razu przechodzą do przeprowadzania ekspansywnych eksperymentów przy użyciu zweryfikowanych projektów o maksymalnej skuteczności. Automatyzacja zastępuje ręczne wysiłki mające na celu przyspieszenie biotechnologicznego koła zamachowego.

Tworzenie platform wieloproduktowych

Oprócz ponownego wykorzystania sprzętu SpaceX czerpie korzyści z technologii wymiennych. Ich silniki Merlin i sprzęt awioniki są produkowane na dużą skalę, aby wyposażyć Falcon 9, Falcon Heavy i przyszły pojazd Starship. Wspólne komponenty i masowa produkcja obniżają koszty dzięki korzyściom skali.

Synthego umożliwia podobne, wielofunkcyjne wzorce infrastruktury na potrzeby eksperymentów CRISPR, rozwiązując ograniczenia sgRNA. Najpierw zoptymalizowali metody syntezy oligo i techniki oczyszczania jako powtarzalną platformę do produkcji sgRNA. Utrzymanie kontroli jakości w celu zminimalizowania różnic między projektami pozwoliło stworzyć niezawodne podwozie wahadłowe. Następnie skupili się na kierowaniu algorytmicznym, syntetyzując sgRNA zawierające ładunek Cas9 niezbędny do edycji określonych genów.

Teraz, automatyzując złożone działania CRISPR, tradycyjnie wykonywane ręcznie, Synthego oferuje naukowcom gotową platformę od in silico po in vitro. Podobnie jak SpaceX, standaryzacja systemów za pomocą specjalistycznych narzędzi tworzy rodziny produktów. Pojazdy nośne po prostu zamieniają ładunki satelitarne, a nie podstawową technologię. W przypadku CRISPR umożliwia to ogólne projektowanie misji edycji DNA przed wymianą przewodników na docelowe geny MYC, p53 lub HLA na żądanie.

Możliwość ponownego użycia dla niekończących się eksperymentów

Prawdziwie przełomowe innowacje otwierają możliwości na skalę wcześniej nie do pomyślenia. SpaceX nie tylko udoskonaliło technologię rakietową — celowo przewidziało obniżenie krańcowych kosztów startu o 100–1000 razy, aby podróże międzyplanetarne stały się możliwe. Widzimy, jak te marzenia się manifestują, gdy pełna możliwość ponownego użycia statku Starship zmierza w kierunku lotów o wartości 2 milionów dolarów.

Podobnie w przypadku biotechnologii Synthego nie powtarza genetyki, ale odkrywa na nowo swoją praktykę. Automatyzując przepływy pracy, usuwają ograniczenia ograniczające odkrywanie, takie jak koszty i opóźnione wyniki w przypadku ręcznych etapów CRISPR. Błyskawiczne projektowanie i outsourcing produkcji sgRNA oznacza, że ​​naukowcy przechodzą od pomysłu do eksperymentu w ciągu kilku dni, a nie tygodni. W połączeniu z laboratoriami zajmującymi się chmurami na skalę przemysłową, Synthego zamierza nadać eksploracji biologicznej charakter wykładniczy, a nie liniowy.

Widzimy już wskazówki, jak rewolucyjny może okazać się bardzo niedrogi montaż. Multipleksowana edycja o wysokiej specyficzności wykazała poprawę wydajności z 60% w przypadku celowania w jeden allel do 98% w przypadku jednoczesnego wycinania trzech celów genowych. Otwiera to możliwości, takie jak szybkie opracowywanie złożonych modeli chorób wielogenowych. Przyjęcie iteracyjnej logiki ponownego wykorzystania, w której algorytmy transportu dostaw i kierowania po prostu ponownie ładują nowe przewodniki, zwiększa elastyczność. Tam, gdzie wcześniej projektowano sgRNA na zamówienie i przeprowadzano wąsko ukierunkowane eksperymenty, obecnie obfitują możliwości kombinatoryczne.

Horyzont Terapii

Wreszcie, CRISPR umożliwiający niemal nieograniczone eksperymenty przyspiesza ramy czasowe. Ambitny plan działania Synthego koncentruje się na bioterapeutycznym tłumaczeniu automatycznego edytowania. Po udoskonaleniu podstawowej technologii CRISPR zamknięcie luk, takich jak odpowiedź immunologiczna i ukierunkowane dostarczanie, sprawi, że leczenie chorób będzie namacalne przy użyciu zmodyfikowanych terapii komórkowych lub genowych. Kiedy warstwy optymalizacji empirycznej wykorzystują warstwy podstawowe wielokrotnego użytku, zastosowane horyzonty przybliżają się wykładniczo.

Jesteśmy świadkami inicjowania w tym sektorze nowej sekwencji wprowadzania dyscyplin, przyspieszającej realizację scenariuszy, które wcześniej ograniczały się do teorii lub fikcji. Ale jak udowadnia SpaceX, dzięki wizjonerskiej i odważnej realizacji, to, co nieprawdopodobne, zajmuje po prostu trochę więcej czasu. Synthego wygląda obiecująco, jeśli chodzi o transformację ludzkich horyzontów przy użyciu tego samego planu.