مصدركتب شركاء الصندوق ، أندريسن هورويتز ، وخبراء الاستثمار في مجال التكنولوجيا الحيوية ، خورخي كوندي ، وفيجاي باندي ، وجولي يو
بيانًا عن دور المبادئ الهندسية في خلق الابتكار في علم الأحياء ، الأفكار الرئيسية التي تشكل أساس هذا المنصب.
الإنسانية على وشك انتقال البيولوجيا من العلوم التجريبية إلى الانضباط الهندسي. منذ آلاف السنين ، استخدمت الأساليب التكنولوجية للتأثير على الأنظمة الحية ، لكننا بدأنا الآن في استخدام آليات الطبيعة الخاصة بنا - باستخدام الهندسة البيولوجية - لتصميم الحياة نفسها وتوسيع نطاقها وتحويلها.
الفرضية ، والتحقق ، ومراجعة البيانات هو العلم التجريبي. ومع ذلك ، لا تعمل الهندسة كما يلي: تستخدم أجزاء تعرفها وتفهمها جيدًا لتصميم وإنشاء شيء ما ، مثل البرامج. نحن جيدون في كتابة البرامج - جزئياً لأننا بدأنا القيام بها من الصفر. ومع ذلك ، فإن فكرة نقل التفكير الهندسي إلى علم الأحياء ، والتي تطورت بلايين السنين دون تدخل بشري ، قد ترسخت.
الدواء كرمز
مفهوم واحد من أنظمة التطور السريع للعقاقير.كما يفضل المبرمجون العمل من نقطة الصفر عندما يتعلق الأمر بالواجب الفني ، يمكن لعلماء الأحياء والمطورين الآن إنشاء أشياء جديدة تمامًا. اتخذت أول خطوة كبيرة في هذا الاتجاه قبل 41 عامًا عندما تم إنشاء الأنسولين البشري الوراثي في معهد بيكمان للأبحاث بمشاركة Genentech باستخدام تقنية DNA المؤتلف (الاصطناعي).
يغير النهج الهندسي بشكل أساسي طرق التشخيص والعلاج وإدارة الأمراض. اليوم ، تتيح أدوات مثل CRISPR برمجة علم الأحياء بدقة
متزايدة من الإطلاق إلى الإطلاق ، بدءًا من البكتيريا المصممة لإنتاج مواد كيميائية وبروتينات جديدة ، تنتهي بخلايا مدربة على مكافحة السرطان.
إن الاختراق في تكنولوجيا "الأدوية المبرمجة" (في شكل جينات ، خلايا ، ميكروبات ، وحتى تطبيقات وبرامج محمولة يمكن أن تؤثر على الصحة) يجعلنا أقرب إلى النموذج التالي للطب. ويأتي هذا الاختراق في الوقت المناسب للغاية: في المتوسط ، هناك دواء واحد
فقط من بين 20 دواء يتم تطويره فعال بشكل مباشر في جسم الإنسان. من غير المعقول ببساطة أننا وجدنا عمومًا دواءً عاملاً ، نظرًا لأن الناس هم نتاج MVP لمليارات السنين من التطور مع أكثر
رموز السباغيتي لا يصدق في التاريخ.
نظرًا لأن العقاقير الجديدة عبارة عن أنظمة هندسية وقابلة للبرمجة بطبيعتها ، فإن عملية إنتاج عقاقير جديدة تصبح عملية تكرارية - من تطوير جزيء لغرض معين إلى تطوير منصة يمكن بناء العديد من الأدوية المستقبلية عليها. على سبيل المثال ،
أنشأت شركة Ginkgo Bioworks للتكنولوجيا الحيوية ، بدلاً من إنتاج مضادات حيوية أكثر فاعلية ،
شبكة حيوية ، بمساعدة يمكن من خلالها طباعة سلالات من البكتيريا التي تتنافس مع الكائنات الحية الدقيقة المقاومة.
الطب 2.0
ابتكر العلماء في جامعة كامبريدج (المملكة المتحدة) بكتيريا E. coli مع جينوم اصطناعي بالكامل.مثل البرامج التي يتم تحديثها باستمرار ، فإن الأدوية القابلة للبرمجة تتحسن في الأجيال القادمة. على سبيل المثال ، تتضمن طريقة
العلاج بالخلايا CAR T إدخال الخلايا اللمفاوية التائية الخاصة بالمريض مبرمجة بشكل اصطناعي للتعرف على "الهدف" (الخلايا السرطانية) ، وستكون كل نسخة جديدة من خلايا CAR T المصممة أكثر تعقيدًا من النسخة السابقة. في الوقت نفسه ، بسبب تحسين العملية التقنية ، ستنخفض تكلفة الطريقة (تبلغ حاليًا حوالي 500 ألف دولار).
يعني الجانب المعياري لإنتاج الأدوية أنه من الأسهل إنشاء حلول جديدة عن طريق إعادة استخدام المكونات الشائعة ، وبالتالي وصلنا إلى نظير أنظمة أتمتة تصميم الأجهزة الإلكترونية (
EDA ) ، التي تتيح لنا محاكاة الأجهزة التي يتم تطويرها ودراسة عملها قبل إدخالها في الجهاز.
بفضل التقدم في التعلم الآلي ، توفر لنا أجهزة الكمبيوتر طرقًا جديدة للتشخيص والعلاج فيما يسمى الآن "الطب 2.0". يتم تقديم كميات كبيرة من المعلومات في صور "مفهومة" للآلات التي تحتوي على كمية كافية من البيانات المصنفة: على سبيل المثال ، في المجهر ، الأشعة ، علم الأمراض ، إلخ. مجموعات البيانات الأخرى قريبة بطبيعتها من الصور "المفهومة" للشبكات العصبية - يمكن اعتبار تسلسل الحمض النووي أو البروتينات مجموعة من الأعداد الطويلة للغاية.
نمط الحياة كدواء مبرمج
متوسط العمر المتوقع في القبائل الموجودة حاليًا من المستوى البدائي - Hadza و Heavi و Australian Aborigines و Yanomamo وما إلى ذلك. (باستثناء وفيات الأطفال).ليست كل العلاجات الجديدة مرتبطة بالجزيئات. هناك نكتة قديمة أن السباكين أنقذوا حياة أكثر من الأطباء: كان لتحسين أنظمة الصرف الصحي تأثير كبير على متوسط العمر المتوقع. في الواقع ، نمط الحياة هو دواء فعال بشكل لا يصدق.
وفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، يتم تحديد حالة صحة الإنسان من خلال أربعة عوامل رئيسية: نمط الحياة (≈ 50٪) ، الوراثة (≈ 20٪) ، المناخ والبيئة (≈ 20٪) ، ومستوى الرعاية الصحية (≈10٪). في الولايات المتحدة ، يتم
إنفاق 3 تريليونات دولار سنويًا على الحفاظ على العنصر الأخير ، في حين أن تغيير أنماط السلوك الإنساني نحو نمط حياة صحي في هذه المرحلة يمكن أن يكون أكثر فاعلية في تحسين جودة الرفاه البدني والعقلي والاجتماعي. النهج التكنولوجي سوف يساعد هنا.
تعمل الهواتف والساعات الذكية وأجهزة قياس نسبة السكر في الدم وأجهزة مراقبة ضغط الدم والأجهزة الأخرى على توليد قدر كبير من البيانات التي يمكن للتعلم الآلي من خلالها الكشف عن الفروق الدقيقة في السلوك البشري. على سبيل المثال ، سوف تكشف المقارنة بين البيانات المتعلقة بوقت الغداء ونشاطك خلال اليوم ومدة النوم عن أخطاء سلوكية تؤدي في النهاية إلى خطر كبير على صحتك.
التكنولوجيا يغير السلوك كثيرا. بالفعل اليوم ، يمكنك تنزيل تطبيقات الجوال لعلاج الحالات المزمنة المعقدة مثل
مرض السكري وضعف الإدراك .
الخلاصة: البيولوجيا الهندسية لتحويل العالم
في الولايات المتحدة الأمريكية ، منذ وقت ليس ببعيد ، بدأوا في اعتماد العلاج الجيني للمرضى. مع نمو وتيرة الابتكار ، ستزيد الفرص. من المتوقع أنه بحلول نهاية العقد المقبل ، ستكون هناك 10-20 علاجات جينية كل عام متاحة للمرضى.
لقد شهدنا كيف ، باستخدام طرق جديدة في علم الأحياء ، ليس فقط الدواء يتغير ، ولكن أيضًا سوق الأغذية والزراعة وحتى البرنامج نفسه (باستخدام
أجهزة كمبيوتر DNA ). علم الأحياء اليوم هو تكنولوجيا المعلومات قبل 50 عامًا: تمامًا مثل البرمجيات ، ستصبح ذات يوم جزءًا من كل صناعة.
في المستقبل ، ستصبح شركات التكنولوجيا اللاعب الرئيسي في سوق الرعاية الصحية. تمامًا مثلما عملت الخدمات السحابية على تسريع وتبسيط عملية إنشاء شركة تكنولوجية ، فإن الاستخدام المشترك لمرافق المختبرات و
WLA (أداة سحابية يمكن للعالم دون المعرفة البرمجية من خلالها إجراء تجارب من خلال التحكم الآلي) قد خفض بشكل كبير من تكلفة وسرعة بدء بدء التشغيل الحيوي مع الصفر.
بغض النظر عن مدى إثارة آفاق الأدوية الجديدة القوية ، يتحقق النجاح من خلال زيادة التعقيد. بالإضافة إلى تحسين العلوم والهندسة ، من الضروري أيضًا تطوير البنية التحتية للصناعة ، وخفض التكاليف وتحسين سلسلة التوريد للأدوية الفردية للمريض. ستركز التكنولوجيا الحيوية على حل هذه المشكلات في العقد القادم.