SumberMitra dana ventura Andreessen Horowitz, pakar investasi bioteknologi Jorge Conde, Vijay Pande dan Julie Yu menulis sebuah
manifesto tentang peran prinsip-prinsip teknik dalam menciptakan inovasi dalam biologi, ide-ide utama yang menjadi dasar posting ini.
Kemanusiaan berada di ambang transisi biologi dari ilmu empiris ke disiplin teknik. Selama ribuan tahun, pendekatan teknogenik telah digunakan untuk memengaruhi sistem kehidupan, tetapi sekarang kita telah mulai menggunakan mekanisme alam kita sendiri - menggunakan rekayasa biologi - untuk merancang, menskalakan, dan mengubah kehidupan itu sendiri.
Hipotesis, verifikasi, revisi data adalah ilmu empiris. Namun, teknik tidak berfungsi seperti ini: Anda menggunakan bagian yang Anda kenal dan pahami dengan baik untuk merancang dan membuat sesuatu, seperti perangkat lunak. Kami pandai menulis program - sebagian karena kami mulai melakukannya dari awal. Namun demikian, gagasan untuk mentransfer pemikiran teknik ke dalam biologi, yang telah berevolusi miliaran tahun tanpa campur tangan manusia, telah mengakar.
Obat sebagai kode
Konsep salah satu sistem untuk pengembangan obat cepat.Sama seperti programmer lebih suka bekerja dari awal ketika datang ke tugas teknis, ahli biologi dan pengembang sekarang dapat membuat hal-hal yang sama sekali baru. Langkah besar pertama ke arah ini diambil 41 tahun yang lalu ketika insulin manusia yang direkayasa secara genetika diciptakan di Beckman Research Institute dengan partisipasi Genentech menggunakan teknologi DNA rekombinan (buatan).
Pendekatan teknik secara mendasar mengubah metode diagnosis, pengobatan dan manajemen penyakit. Saat ini, alat-alat seperti CRISPR memungkinkan program biologi dengan
meningkatkan akurasi dari rilis ke rilis, dimulai dengan bakteri yang dirancang untuk menghasilkan bahan kimia dan protein baru, berakhir dengan sel-sel yang dilatih untuk melawan kanker.
Sebuah terobosan dalam teknologi "obat-obatan yang diprogram" (dalam bentuk gen, sel, mikroba, dan bahkan aplikasi dan perangkat lunak bergerak yang dapat memengaruhi kesehatan) membawa kita lebih dekat ke paradigma kedokteran berikutnya. Dan terobosannya sangat tepat waktu: rata-rata,
hanya satu dari 20 obat yang dikembangkan yang efektif secara langsung dalam tubuh manusia. Sungguh tidak dapat dipercaya bahwa kita secara umum menemukan obat yang berfungsi, mengingat bahwa manusia adalah produk MVP dari miliaran tahun evolusi dengan
kode spageti yang paling luar biasa dalam sejarah.
Karena obat baru adalah sistem rekayasa dan dapat diprogram secara alami, proses pembuatan obat baru menjadi berulang - mulai dari pengembangan molekul untuk satu tujuan spesifik hingga mengembangkan platform tempat banyak obat masa depan dapat dibangun. Sebagai contoh, perusahaan bioteknologi Ginkgo Bioworks, bukannya memproduksi antibiotik yang lebih efektif, telah
menciptakan bioprinter, dengan bantuan yang memungkinkan untuk mencetak galur bakteri yang bersaing dengan mikroorganisme yang resisten.
Obat 2.0
Para ilmuwan di Cambridge University (UK) telah menciptakan bakteri E. coli dengan genom yang sepenuhnya sintetis.Seperti perangkat lunak yang terus diperbarui, obat-obatan yang dapat diprogram semakin baik di generasi mendatang. Misalnya, metode
terapi sel T CAR melibatkan pengenalan limfosit T pasien sendiri yang diprogram secara artifisial untuk mengenali "target" (sel tumor), dan setiap versi baru dari sel T CAR yang dibangun akan lebih rumit dari yang sebelumnya. Pada saat yang sama, karena optimasi proses teknis, biaya metode ini akan berkurang (saat ini sekitar $ 500 ribu).
Aspek modular dari produksi obat berarti bahwa lebih mudah untuk membuat solusi baru dengan menggunakan kembali komponen umum, sehingga kita sampai pada analog dari sistem otomatisasi desain perangkat elektronik (
EDA ), yang memungkinkan kita untuk mensimulasikan perangkat yang sedang dikembangkan dan untuk mempelajari pekerjaan mereka sebelum dimasukkan ke dalam peralatan.
Berkat kemajuan dalam pembelajaran mesin, komputer memberi kami metode diagnosis dan perawatan baru dalam apa yang sekarang disebut Medicine 2.0. Sejumlah besar informasi disajikan dalam gambar yang “dapat dipahami” oleh mesin dengan jumlah data berlabel yang memadai: misalnya, dalam mikroskop, radiologi, patologi, dll. Kumpulan data lain secara inheren cukup dekat dengan gambar yang "dapat dimengerti" untuk jaringan saraf - urutan DNA atau protein dapat dianggap sebagai susunan angka yang sangat panjang.
Gaya hidup sebagai obat yang diprogram
Harapan hidup pada suku yang ada saat ini dari tingkat primitif - Hadza, Heavi, Aborigin Australia, Yanomamo dan sebagainya. (tidak termasuk kematian anak).Tidak semua perawatan baru dikaitkan dengan molekul. Ada lelucon lama bahwa tukang ledeng menyelamatkan lebih banyak nyawa daripada dokter: memperbaiki sistem pembuangan kotoran berdampak besar pada harapan hidup. Faktanya, gaya hidup adalah obat yang sangat efektif.
Menurut WHO, keadaan kesehatan manusia ditentukan oleh empat faktor utama: gaya hidup (50%), faktor keturunan (20%), iklim dan ekologi (20%), dan tingkat perawatan kesehatan (10%). Di Amerika Serikat, $ 3 triliun
dihabiskan setiap tahun untuk mempertahankan item terakhir, sementara mengubah pola perilaku manusia menuju gaya hidup sehat pada tahap ini bisa jauh lebih efektif dalam meningkatkan kualitas kesejahteraan fisik, mental dan sosial. Pendekatan teknologi akan membantu di sini.
Telepon, jam tangan pintar, meteran glukosa darah, monitor tekanan darah, dan perangkat lain menghasilkan sejumlah besar data di mana pembelajaran mesin dapat mengungkapkan nuansa tersembunyi dari perilaku manusia. Misalnya, membandingkan data tentang waktu makan siang, aktivitas Anda di siang hari, pada durasi tidur akan mengungkapkan kesalahan perilaku yang pada akhirnya akan menyebabkan risiko yang signifikan terhadap kesehatan Anda.
Teknologi banyak mengubah perilaku. Sudah hari ini, Anda dapat mengunduh aplikasi seluler untuk merawat kondisi kronis yang kompleks seperti
diabetes dan
gangguan kognitif .
Kesimpulan: Biologi Teknik untuk Mengubah Dunia
Di AS, belum lama ini, mereka mulai menyetujui terapi gen untuk pasien. Seiring laju pertumbuhan inovasi, begitu pula peluang. Diharapkan pada akhir dekade berikutnya, 10-20 terapi gen per tahun akan tersedia untuk pasien.
Kami telah menyaksikan bagaimana, menggunakan metode baru dalam biologi, tidak hanya obat berubah, tetapi juga pasar makanan, pertanian, dan bahkan perangkat lunak itu sendiri (menggunakan
komputer DNA ). Biologi hari ini adalah teknologi informasi 50 tahun yang lalu: sama seperti perangkat lunak, suatu hari nanti akan menjadi bagian dari setiap industri.
Di masa depan, perusahaan teknologi akan menjadi pemain dominan di pasar perawatan kesehatan. Sama seperti layanan cloud yang mempercepat dan menyederhanakan proses menciptakan perusahaan teknologi, penggunaan bersama fasilitas laboratorium dan
WLA (alat cloud yang digunakan ilmuwan tanpa pengetahuan pemrograman dapat melakukan eksperimen melalui kontrol robot) secara signifikan mengurangi biaya dan kecepatan peluncuran bio-startup dengan nol.
Betapapun menariknya prospek obat baru yang kuat kelihatannya, kesuksesan dicapai dengan meningkatkan kompleksitas. Selain meningkatkan ilmu pengetahuan dan teknik, juga diperlukan untuk mengembangkan infrastruktur industri, mengurangi biaya dan meningkatkan rantai pasokan obat-obatan individu kepada pasien. Bioteknologi akan fokus pada penyelesaian masalah ini dalam dekade mendatang.