Indibiome - ist das neue Schwarz (etwas sehr Stilvolles) - das ist der Name des Artikels auf Englisch (
Link zu Habr ), hier ist eine Übersetzung meines eigenen Textes.
Indigene Mikroben auf dem Höhepunkt der Mode, genau wie in der Elektronik- und Computerindustrie, werden Mikroben-Designbüros in der Lage sein, die Bedürfnisse in den Bereichen Gesundheitswesen, Landwirtschaft, Lebensmittelproduktion und Industrie zu befriedigen.
Indibiome wird in meinem vorherigen Artikel auf Russisch besprochen (
Link ). Indibiom ist ein Wurzelmikrobiom, das aus dem Begriff "indigene Völker" stammt. Der Begriff wird im Folgenden im Sinne von "einer bestimmten Umgebung innewohnend, lokalisiert und für eine nachhaltige Existenz optimiert" verwendet.
Mikroben gab es schon immer. Technologien, die eine effiziente Manipulation von Mikroben ermöglichen, sowie akkumulierte genetische und experimentelle Daten zu einer Vielzahl von Mikrobengemeinschaften haben jedoch erst im letzten Jahrzehnt das erforderliche Niveau erreicht. Im Folgenden ist mein Konzept eines interdisziplinären „Indibiome Development Bureau“ aufgeführt, und ich freue mich über Ihr Feedback in den Kommentaren.
Computer- und elektronische Anwendungen werden je nach Bedarf entwickelt: Das Problem wird zuerst gestellt, und die Lösung wird als Kombination der neuesten und wirtschaftlichsten Materialien, Elemente, Softwarebibliotheken und vorhandenen Geräte entwickelt. In der mikrobiellen Welt funktioniert alles grundsätzlich anders: Jemand entdeckt herausragende mikrobielle Eigenschaften (ein Enzym, das bei höheren Temperaturen arbeiten kann, die Fähigkeit, andere schädliche Mikroben zu vertreiben usw.) und versucht dann, eine Anwendung mit dieser einen Eigenschaft zu erstellen . Unter dem Gesichtspunkt von Ursache und Wirkung beobachten wir zuerst die Wirkung und versuchen dann, die Ursache (Mikrobe) in einer möglichen Anwendung zu manipulieren. Dies bietet Lösungen, bei denen Mikroben der Hauptteil sind und die Summe der Technologien selten ist. Dies entspricht der Herstellung von Mikroschaltungen in neuen Formfaktoren, verfügt jedoch nicht über geeignete Motherboards oder Softwareentwickler, die das volle Potenzial ausschöpfen möchten.
Indibiom ist eine kleine Vorstellung vom Unterschied zwischen Mikroben und Indibiom im Zusammenhang mit diesem Artikel. Es handelt sich um eine Reihe verschiedener Mikroben im stabilen Gleichgewicht, die durch mikrobielle Wechselwirkungen unterstützt werden. Wir haben einzelne Mikroben gut genug untersucht, und viele davon sind in Milliarden-Dollar-Technologien enthalten, während das Verständnis des Mikrobioms aufgrund der Komplexität, die sich aus vielen Wechselwirkungen ergibt, bei weitem nicht vollständig ist. Unter dem Gesichtspunkt der Anwendung verwenden wir normalerweise Mikroben für die Produktion: biologisch abbaubare Substanzen, Medikamente (zum Beispiel Insulin), Fermentation von Lebensmitteln und Alkohol usw. Manchmal als Quelle für neue Moleküle für Medizin und Biotechnologie. Mikrobiome (Bakterienkonsortien) werden hauptsächlich zusammen mit der Nische betrachtet, die sie besetzen - das Darmmikrobiom und der Darm, das Hautmikrobiom und die Haut, das Seemikrobiom und der See. Wir konzentrieren uns auf Lösungen, die für eine Nische nützlich sind, wenn wir versuchen, das Mikrobiom zu beeinflussen. Mit anderen Worten, der allgemeine Ansatz besteht darin, das Nischenproblem durch Hinzufügen, Verbessern und Manipulieren des darin enthaltenen Mikrobioms zu lösen. Ein guter Hinweis bei der Auswahl einer Mikrobiomkonfiguration kann ein bekanntes Nischenmikrobiom sein - Indibiom, zum Beispiel lassen sich viele Marken auf dem Gebiet der Vaginalversorgung von jüngsten Studien zum Vaginalmikrobiom inspirieren (
Link zum Artikel über Habré).
Die ersten Schritte wurden im Gesundheitswesen unternommen, da das Darmmikrobiom und der Darm anscheinend einer der grundlegenden Bestandteile der menschlichen Gesundheit sind, die anderen Bereiche Boden und Haut sind und dann überall dort, wo die Verwendung eines offenen Systems von Nutzen sein kann. Darüber hinaus könnten Sie an den Indibiomen von Gebäuden, Autos, Kleidern und Haustieren interessiert sein. Überall dort, wo dies Probleme lösen könnte, z. B. die Gewährleistung der Sicherheit der Lebensmittelproduktion mithilfe des Indibioms des Fabrikgebäudes oder den Schutz vor nosokomialen Infektionen im Krankenhaus mithilfe des Indibioms des Betriebsgeländes oder die Verringerung der Allergie gegen Haustiere.
Das Verständnis der Komplexität des Mikrobioms ist nur mit multidisziplinären Ansätzen möglich. Sobald ein nischenbezogenes Problem ausgewählt wurde: Bioinformatik und Literaturrecherche werden das Forschungsfeld einschränken, die Molekularbiologie wird für Labortests und Manipulationen verwendet, und schließlich können technische Systeme verwendet werden, um die ursprüngliche Nische zu modellieren (wobei das Modell dank der Fähigkeit der Sensoren digitalisiert werden kann siehe Projekt
SHIME und M-SHIME - ProDigest - ein Simulator des Darms) und schließlich muss das Mikrobiom mit materialwissenschaftlichen Ansätzen an den Standort geliefert werden. Mit diesem Ansatz können sogar lokale De-novo-Mikrobiome gebildet werden.
Alle oben genannten Fakten führen uns zum Konzept des Mikrobiom-Designbüros. Industriedesign- und Prototyping-Services funktionieren bereits: Eine Person entwickelt Stuffing- und Elektronikprojekte. Das Unternehmen entwickelt ein Tablet, entwirft und druckt die Gerätehülle in 3D, erstellt einen Prototyp und erstellt interne Betriebssoftware oder verbindet sie mit der Cloud. Aber alles begann mit einem Problem, das gelöst werden muss, und einer Idee, wie es geht. Mikrobielle Technologien sind Ende 2020 kein Hexenwerk mehr, Bakterienwachstum und Klonen stehen allen zur Verfügung, ebenso wie der Kauf von Mikrochips und die Datenverarbeitung. Jede Lösung kann innerhalb weniger Monate getestet werden.
Derzeit sind die technologischen Treiber akademische Institutionen, die hauptsächlich Spin-offs als Nebenprojekte mit Wissenschaftlern aus den Hauptprojekten der Institution schaffen. Dies geschieht normalerweise, wenn ein wissenschaftliches Team über die Anwendung des entdeckten Effekts nachdenkt und sich aktiv weiterentwickelt. Ausgründungen sind in Bereichen wie der Photonik (zum
Beispiel ), in denen Forschung für Anwendungen vorgesehen ist, weit verbreitet, und diese Praxis ist in der Welt der Mikroben neu. Potenziell enthalten akademische Leistungen auf dem Gebiet der Mikrobiologie verschiedene Lösungen für bestehende Probleme.
Während der Kern der Lösung aus dem Mikrobiombereich stammt, ist das „Verpacken der Lösung“ noch spannender. Zusätzliche Teile der endgültigen Entscheidung können mit den folgenden bahnbrechenden Technologien erzielt werden:
Biologisch abbaubare Materialien - dienen häufig als Mittel zur kontinuierlichen Abgabe von Arzneimitteln. Materialien können für den selektiven Abbau nur bestimmter Bakterien ausgelegt werden, und daher wirkt die gesamte Lösung als therapeutisches Mittel
Mikrofluidik - ein Labor auf einem Chip, Lösungen, die Bakterien als Sensoren oder Hersteller von Mikroformaten verwenden
Datenwissenschaft - wie digitale Karten der Landwirtschaft und Bodenmikrobiome, die für Bodenverbesserungsstrategien verwendet werden. Wir haben zum Beispiel einen Prototyp einer Antibiotikaresistenzkarte mit
Infotanka erstellt (
Link )
Bioinformatik - könnte möglicherweise ein neues Mikrobiom aus Bakterien mit bekannten Genomen erzeugen - um völlig neue Stoffwechselketten bereitzustellen
Fermentationstechnologien - Fermentationsprozesse können ungenießbare Lebensmittel nahrhaft und funktionell machen
Kernkompetenz
Die Hauptkompetenz des Büros liegt in mikrobiologischen Anwendungen, dh im Verständnis technologischer Pipelines für verschiedene Branchen, in denen bereits mikrobielle Präparate verwendet werden. Dies würde es dem Team ermöglichen, einen Ansatz zu vermeiden, der auf einem Bereich basiert (dh nur auf dem Gebiet der Medizin oder der Ölförderung) und erfolgreiche Ideen in verschiedene Richtungen anzuwenden.
Das sektorübergreifende Team sollte ein technisches Niveau haben und keine Nobelpreisträger. Dies ist wichtig. Die Professionalität des Teams sollte Folgendes umfassen: mikrobielle Kultivierung, Fermentation, organische Chemie, biologisch abbaubare Materialien, medizinische Geräte, Bodenmikrobiom usw.
Während das Hauptkompetenzzentrum nach ersten Lösungen suchen wird, sollte ein Geschäftsentwickler in der Lage sein, Kosten und Marktwert zu bewerten und die Genauigkeit nach Abschluss des Pilotprojekts iterativ zu erhöhen.
Marketing- und IP-Experten sollten in den frühen Phasen des Produktkonzepts als Berater eingesetzt werden.
Jede neue Lösung in einem solchen Büro wird kein blauer Ozean in Bezug auf völlig neue Märkte sein, aber sie wird in den Markt für nicht mikrobielle Lösungen eintreten und eine bessere Effizienz demonstrieren. Darüber hinaus sollte die in der mikrobiellen Zusammensetzung enthaltene Stabilität genutzt werden, um den Markt zu erobern:
Als Mikrobiom-Hautcreme liefert sie nicht nur Nahrung, sondern schafft auch eine neue Art von autarkem Hautmikrobiom, bis zu dem Punkt, an dem die ursprüngliche Creme nicht benötigt wird. Eine neue Idee für den Markt ist, dass Sie mir nicht mein ganzes Leben lang viele Produkte verkaufen müssen. Sie können ein nachhaltiges System schaffen, das Sie von Zeit zu Zeit warten müssen. Mikrobielle Systeme werden auf Ihrer Haut oder in Ihrem Garten nachgebildet und ermöglichen es Ihnen, die Fabriken für die Herstellung von Chemikalien, Lagern und Fahrzeugen mit Benzinmotoren aufzugeben.
Vielversprechende Märkte für die Suche nach Lösungen sind: Hautpflege, Vaginalflora, Raumreinigung (zu Hause und in der Industrie), fermentierte Lebensmittel. In diesem Bereich sollte das Team ein Verständnis für das Niveau der mikrobiellen und nicht-mikrobiellen Lösungen und für ungedeckte Bedürfnisse erlangen.
Es wäre zunächst ratsam, sich von medizinischen Mikrobiomen fernzuhalten, insbesondere im Darmbereich, da dieser Bereich äußerst wettbewerbsfähig ist, sehr streng reguliert ist, teure Studien am Menschen umfasst und die längste Markteinführungszeit aufweist. Die einzige Ausnahme ist die Verwendung von Kombinationen von Mikroben, die bereits in der klinischen Praxis verwendet werden, und bereits getesteten Lieferformen, dh eine Kombination von zugelassenen Technologien ist marktnah. Märkte an der Peripherie der medizinischen Versorgung - Hygiene, Lebensmittel und Kosmetik - sind sehr profitabel, und es gibt bereits Trends wie Nachhaltigkeit, Umweltfreundlichkeit, schlanke Produktion und Konsum.
Die Produkte auf diesem Markt können interessante medizinische Wirkungen haben: Ein Raumreiniger kann die Luftqualität verbessern oder eine Hautcreme kann bei Hautkrankheiten helfen. Diese Eigenschaften sollten klinisch getestet werden, wenn das Produkt reift. Natürlich erwarten wir, dass sie darauf basieren Schaffung einer stabilen mikrobiellen Umgebung.
Nach der Erkundung der oben genannten Märkte mit einem Analysezentrum besteht das erste Ziel darin, eine mikrobielle Lösung anzubieten. Die Entscheidung kann zunächst auf hypothetischen mikrobiellen Eigenschaften beruhen, die in der Natur zu finden sind oder im Labor getestet werden. Zusätzliche Technologien, die beispielsweise in dieser Phase zur Abgabe von Mikroben dienen, können Eigenschaften schaffen, die bei Wettbewerbern fehlen. Interessanterweise kann geistiges Eigentum die genaue Schnittstelle zwischen mikrobiellen und komplementären Technologien sein. Dank der Erfahrung des Präsidiums wird es außerdem in der Lage sein, ähnliche Lösungen in verschiedenen Projekten umzusetzen - dies ist der Wert des Präsidiums - und einen Rahmen für die mikrobiologische Anwendung zu entwickeln.
Der Wissenschaftliche Beirat (SAB) und andere Wissenschaftler sind die nächste Haltestelle bei der Erörterung der Lösung. Unter Verwendung von Medienmaterialien zur Entwicklung von Technologien, Daten zu Bakteriengenomen und zur Vernetzung sollte die Lösung für jedes neue Projekt diskutiert, kritisiert und angepasst werden. Es besteht also die Möglichkeit, einen Spezialisten für ein bestimmtes Thema bei der Diskussion eines Projekts zu gewinnen - dies bietet einen unglaublichen Marketingwert, ein völlig transparenter Entwicklungsansatz ist offensichtlich.
Der nächste Schritt sind Labortests. Für das Präsidium ist es am besten, ein eigenes mikrobielles Labor zu haben. Die ersten Schritte können jedoch vollständig abgeschlossen werden, indem Unteraufträge vergeben oder in den in Großstädten verfügbaren kooperierenden Labors gearbeitet wird. Das Ergebnis der Labortestphase ist die Bestätigung der Eigenschaften und vorläufige Prüfungen, die im Idealfall bestätigen, dass das erfundene Produkt unter Laborbedingungen funktioniert und in die Pilotphase der Prüfung außerhalb des Labors überführt werden sollte.
Was Sie brauchen, um zu beginnen
Benötigt ein Team, das zu Vorarbeiten fähig ist. Die Arbeit wird eine Beschreibung der Technologie und eine Marktanalyse für verschiedene Märkte und Lösungen enthalten. 3-4 Personen, die Marketing, FMCG-Markt, Medizinprodukte und Nahrungsergänzungsmittel analysieren können, müssen entscheiden, wie realisierbar Projekte in den vorgeschlagenen Bereichen sind.
Techtransfer, Kundenorientierung und kontinuierliches Feedback
Bei der Erstellung eines mikrobiellen Produkts sollte das Team potenzielle Unternehmenskunden überwachen, die die Technologie kaufen können, und gleichzeitig dem Endbenutzer des Produkts nahe sein und die Reaktion der Fokusgruppe überwachen. Der nächste Teil ist das Testen, für einige Produkte sind klinische Studien erforderlich (zum Beispiel für funktionelle Lebensmittel und Kosmetika), für einfachere kann dies jedoch im Labor des Büros durchgeführt werden und die Wirksamkeit kann mit bestehenden nicht-mikrobiellen Ansätzen auf dem Markt verglichen werden.
Produktprototyp, Design, Produktionsökonomie, Marketing- und Verkaufsplan, IP-Schutzplan, Testergebnisse - all dies ist die letzte Phase der Arbeit im Büro. Das Produkt kann auf den Markt gebracht werden. Wenn Sie eine Lizenz verkaufen, können Sie im Idealfall die gesamte Technologie verkaufen oder zusammen mit einem Unternehmenspartner oder VC entwickeln.
Märkte und Lösungen
Vaginales Wohlbefinden
Problem: Ineffektive probiotische Abgabe
Lösung: biologisch abbaubares probiotisches Abgabesystem
Mundpflege
Problem: Gedruckte Mundschützer und Zahnfleischgesundheit
Lösung: Tab für Kappe mit Probiotika (3D-Lächeln kann ein großartiger Partner sein)
Hautpflege
Problem: Instabile Wirkungen von Cremes
Lösung: Creme mit einem neuen Hautmikrobiom (SPLAT kann ein großartiger Partner sein)
Ernährung
Problem: Mangel an Ballaststoffen in Lebensmitteln
Lösung: Eine Snackbar speziell für Microbiome (BITE kann ein großartiger Partner sein)
Zimmerreinigung
Problem: Infektionen in Krankenhäusern
Lösung: Probiotische Reinigungskomponenten für dauerhaften Schutz (PIP tut dies bereits)
Lösung 2: proprietärer Probiotika-Reaktor