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挽救生命的合成生物學解決方案

作者: 時間:2021-02-18 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

如果我們能夠?qū)⑽锢韺W和生物學相結(jié)合,在硅芯片表面迅速研發(fā)出經(jīng)濟實惠的新型個體化藥物,用于治療癌癥、代謝紊亂和傳染病,那會怎么樣?現(xiàn)在想象一下,如果這種突破性技術(shù)能夠利用大自然的力量,并為人類提供應(yīng)對醫(yī)藥、制造業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最關(guān)鍵挑戰(zhàn)的途徑,又會怎么樣?

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202102/422784.htm

合成生物學并非科幻小說中遙不可及的幻想,而是一項革命性的跨學科新技術(shù),旨在使生物學技術(shù)輕松實現(xiàn)工程設(shè)計。這項技術(shù)融合了化學、生物學、計算機科學和工程學的各種先進技術(shù),用于設(shè)計和制造自然界中不存在的生物組分、解決方案和系統(tǒng)??梢詫⒑铣缮飳W看作是一個基于生物學的工具包,它使用抽象、標準化和自動化構(gòu)造來改變我們構(gòu)建生物系統(tǒng)的方式,并擴展可行產(chǎn)品的范圍1。

Evonetix一直在重新定義生物學和開發(fā)一種以前所未有的精度和規(guī)模合成長鏈DNA的截然不同的解決方案。這家生物技術(shù)初創(chuàng)公司的使命是促進合成生物學領(lǐng)域的快速發(fā)展,提高開發(fā)合成生物解決方案(如可以挽救生命的疫苗)的質(zhì)量和速度并降低其成本,從而改善全球人口健康。

為了快速開發(fā)先進平臺并將其推向市場,Evonetix需要一個具有深厚領(lǐng)域知識、生物傳感器解決方案、MEMS處理和半導體精密加工專業(yè)知識的合作伙伴。Evonetix選擇攜手ADI公司及其創(chuàng)新中心Analog Garage,助力實現(xiàn)愿景,并將DNA合成交到全球每一位研究人員的手中。

概覽

公司

Evonetix是一家總部位于英國劍橋的生物技術(shù)初創(chuàng)公司,是一家開發(fā)可擴展、高保真和快速基因合成桌面平臺的合成生物技術(shù)公司。

應(yīng)用

新型可以挽救生命的藥物的發(fā)現(xiàn)和開發(fā),治療分子設(shè)計和合成,以及精準醫(yī)療和診斷。

挑戰(zhàn)

快速開發(fā)經(jīng)濟實惠、即插即用、桌面DNA寫入器平臺,擴大規(guī)模并實現(xiàn)商業(yè)化。在2022年初創(chuàng)建最簡可行產(chǎn)品(MVP)。

目標

使世界各地實驗室的科學家能夠快速合成長鏈DNA,改善全球人口健康。

傳統(tǒng)DNA合成

30多年來,合成DNA的方法一直是構(gòu)建DNA單鏈,然后將它們組合形成更長的雙鏈DNA。目前的技術(shù)速度較慢,并包含隨機錯誤,需要花時間進一步分析和排序,才能確保獲得可接受的質(zhì)量。因此,這一過程阻礙了新藥物療法的快速發(fā)展和醫(yī)療保健的進步。

EVONETIX生物合成

Evonetix提出的專有方法是開發(fā)一個將物理學和生物學相結(jié)合的平臺,在芯片表面成千上萬個獨立控制的微型反應(yīng)位點調(diào)節(jié)DNA的合成。

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圖1 硅芯片

ADI 深度文章圖2 - 芯片上的微型反應(yīng)位點.jpg

圖2 芯片上的微型反應(yīng)位點

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圖3 長鏈DNA的合成

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圖4 識別并清除錯誤

合成之后,將通過一個突破性工藝過程識別并清除錯誤,精度將比傳統(tǒng)方法高幾個數(shù)量級。合成DNA技術(shù)提供個性化、個體化藥物,使醫(yī)療專業(yè)人員能夠做出更合理、更準確的病人護理決策。

共同努力實現(xiàn)宏偉目標

ADI在不斷探索生物技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)前景的過程中,與Evonetix合作,研究新技術(shù),構(gòu)建新功能,開拓新商機。ADI的生物傳感器解決方案專業(yè)知識、先進的MEMS處理技術(shù)以及獨特的半導體精密加工能力是Evonetix實現(xiàn)其快速生物合成愿景所需的三個關(guān)鍵要素。這三項技術(shù)有助于加快藥物發(fā)現(xiàn)。

2019年1月,Evonetix開始與ADI的內(nèi)部孵化器和創(chuàng)新中心Analog Garage合作。此次合作將加速Evonetix首款桌面DNA寫入器的開發(fā)和擴展,推動實現(xiàn)商業(yè)化。同時設(shè)定了一個宏偉目標:到2022年初完成MVP的開發(fā)。

ADI公司數(shù)字醫(yī)療健康高級副總裁Patrick O’Doherty表示:“通過與Evonetix合作,ADI公司得以進入不斷發(fā)展的合成生物市場”。

“此次合作旨在提高基因組裝的速度和降低其成本,以形成可用于生產(chǎn)經(jīng)濟實惠的藥物并在全球范圍內(nèi)治療各種疾病的創(chuàng)新戰(zhàn)略。”

Patrick O’Doherty

ADI公司 | 數(shù)字醫(yī)療健康高級副總裁

ANALOG GARAGE

Patrick O’Doherty指出:“Analog Garage將世界領(lǐng)先的研究型大學和高科技初創(chuàng)企業(yè)的工程師、數(shù)據(jù)科學家、硬件和軟件人員匯集在一起。其中很多人擁有信號處理、機器學習或材料科學領(lǐng)域的博士學位,這些都是典型半導體公司的非傳統(tǒng)技能,他們在快速發(fā)展的創(chuàng)業(yè)環(huán)境中,積極創(chuàng)建新的解決方案和突破性技術(shù)?!?/p>

“Analog Garage研發(fā)團隊利用科學、算法、數(shù)據(jù)及其創(chuàng)造力提供解決方案,為我們的客戶解決挑戰(zhàn)性問題。我們一直在尋找優(yōu)秀人才和公司,攜手構(gòu)建改變世界的解決方案?!盇nalog Garage分部總經(jīng)理Pat Coady表示。

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圖5

Evonetix與Analog Garage合作,攜手開發(fā)集成式解決方案,包括MEMS平臺,這是一種專用集成電路(ASIC),旨在實現(xiàn)微型控制電子元件和流動池。

Evonetix目前正在使用ADI公司的測試芯片傳感器結(jié)構(gòu)進行測試,在未來兩年內(nèi),將進行更多的實驗、評估和驗證。最終的芯片尚未完全開發(fā)完畢。ADI公司將負責該技術(shù)的商業(yè)推廣,并幫助生產(chǎn)桌面DNA寫入器設(shè)備。ADI公司計劃在開發(fā)階段完成后立即生產(chǎn)該傳感器芯片。

“Analog Garage研發(fā)團隊的支持和專業(yè)技術(shù)在幫助我們設(shè)計復雜控制ASIC方面發(fā)揮了不可估量的作用,我們期待進一步展開合作,以實現(xiàn)該平臺的商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)?!?/strong>

Matthew Hayes博士

Evonetix首席技術(shù)官

Evonetix即插即用桌面設(shè)備

ADI 深度文章圖6 - Evonetix桌面設(shè)備的設(shè)計概念圖.jpg

圖6 Evonetix桌面設(shè)備的設(shè)計概念圖

Evonetix DNA寫入器將是一款即插即用桌面儀器,易于獲取和使用。它將通過一次性專用盒體支持多種功能和應(yīng)用,這些盒體包含大量的復雜組件并支持高度并行的合成。

Evonetix的首款產(chǎn)品預(yù)計將在2021年底進入beta測試階段。之后,ADI和Evonetix將繼續(xù)合作,共同提高基因組裝的速度,提高效率和精度,降低成本。

“我們的使命是開發(fā)高度并行的桌面平臺,以實現(xiàn)DNA合成的精度和規(guī)模。與ADI公司的合作使我們向前邁出了重要的一步?!?/em>

Matthew Hayes博士

Evonetix首席技術(shù)官

對人類的影響

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圖7

抗擊疫情

在撰寫本文時,還沒有獲得批準的COVID-19新冠病毒疫苗或治愈方法。但是世界各地的研究人員都在利用他們所擁有的技術(shù)努力尋找解決方案。人類終將擊敗COVID-19新冠病毒,但就目前而言,未來仍未可知。

Evonetix突破性桌面平臺的最終開發(fā)和商業(yè)化進程可能無法在抗擊COVID-19新冠肺炎疫情的過程中發(fā)揮重要作用。但是,Evonetix至關(guān)重要的、截然不同的基因合成方法,可能在抗擊下一次及以后的疫情中發(fā)揮重要作用。這項技術(shù)讓未來充滿了希望,使全世界的研究人員能夠快速、準確、經(jīng)濟高效地開發(fā)出挽救生命的藥物和疫苗。

對人類的深遠影響

DNA合成有望助力實現(xiàn)旨在生產(chǎn)經(jīng)濟實惠的藥物并治療各種疾病的創(chuàng)新戰(zhàn)略。合成生物學可用于制藥和新藥研發(fā)、先進生物燃料、工業(yè)生物技術(shù)、特種化學品、可再生能源、農(nóng)業(yè)和材料科學等各種領(lǐng)域的應(yīng)用。它可能有助于減少我們對石油的依賴,阻止傳染病的傳播,并滿足世界饑餓人口的營養(yǎng)需求。

快速而準確的基因合成加速了科學家大規(guī)模利用生物學的能力,這是使用其他方法無法實現(xiàn)的。Evonetix和ADI合作開發(fā)的這項技術(shù)能夠解決人類面臨的最大挑戰(zhàn),為人類創(chuàng)造一個更美好、更安全、更健康的地球生存環(huán)境。


1工程生物學研究聯(lián)盟。



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