Тренды в биоинженерии

Будущее биоинженерии. О чем тренд?

От клеточного уровня до сложных живых систем будущее биоинженерии отражает конвергенцию биологических и информационных технологий для преобразования бизнеса и общества. Четыре области: биомолекулы, биосистемы, интерфейсы биомашин и биокомпьютинг. В последние годы биомолекулы и биосистемы получили широкое развитие.

• Биомолекулы. Картирование и разработка внутриклеточных молекул (например, ДНК, РНК, белков), связанных с изучением омики (например, геномики, протеомики).
• Биосистемы. Картирование и проектирование сложных биологических организаций, процессов и взаимодействий (например, клеток, тканей и органов).
• Интерфейсы биомашин. Связь нервной системы живых организмов с машинами.
• Биокомпьютинг. Использование ячеек и сотовых компонентов для вычисления информации (например, хранение, поиск, обработка данных).

Каковы наиболее примечательные технологии?

В отношении биомолекул и биосистем несколько технологий недавно добились значительного прогресса.

Омики

Вирусно-векторная генная терапия

Описание технологии. Постоянная замена плохо функционирующих генов для лечения генетических заболеваний, где модифицированные вирусы действуют как средства доставки лекарств генетических последовательностей.

Преимущества. Лечит ранее неизлечимые заболевания. Может лечить болезни до того, как они проявятся.

Пример. Лечение муковисцидоза.

мРНК-терапия

Описание технологии. Временное использование синтетической мРНК, переведенной в белок, для компенсации отсутствующих или мутировавших генов.

Преимущества. Предлагает временную альтернативу генной терапии, которая способствует экспрессии генов без риска.

Пример. COVID-19 вакцина.

Тканевая инженерия

Культивированное мясо

Описание технологии. Мясо, полученное путем взятия небольшого образца клеток животных и выращивания их в контролируемой среде, имитирующей обычные мясные качества.

Преимущества. Сочетает свойства мяса животных и мяса на растительной основе с сильными вкусовыми качествами, безопасностью пищевых продуктов, благополучием животных и благополучием работников.

Пример. Культивированное куриное мясо для употребления в пищу

Биоматериалы

Вставки материалов

Описание технологии. Материалы, которые заменяют химические вещества, полученные из ископаемого топлива, биохимическими веществами без изменения существующих производственных процессов.

Преимущества. Создание экономичных материалов с минимальными перерывами в производстве. Предложение более экологических чистых альтернатив традиционным химикатам с одновременным сокращением выбросов углерода.

Пример. Полиэтилен на основе биоэтанола.

Биозаменители

Описание технологии. Материалы с использованием биохимических веществ, которые обеспечивают аналогичное качество и стоимость, но оказывают большее воздействие на окружающую среду, чем традиционные химические вещества.

Преимущества. Повысить устойчивость, но потребуются комплексные изменения в цепочке создания стоимости. Минимизируйте нормативные барьеры с низкими входными барьерами

Пример. Веганская кожа из грибов

Биобеттеры

Biobetter — это биологическая молекула, основанная на инновационной молекуле, но с улучшениями, направленными на повышение эффективности, действенности, безопасности или соблюдения пациентом режима лечения.

Описание технологии. Материалы с новыми сочетаниями свойств, полученные в результате уникального биохимического синтеза.

Преимущества. Повышение устойчивости - предлагается высокое качество и технические характеристики.

Пример. Оптические пленки на биологической основе.

Преимущества

• Возможность решения глобальных проблем с помощью улучшенных/расширенных решений для здравоохранения и ускорять воздействие на окружающую среду с помощью возобновляемых источников энергии.
• Новые устойчивые методы производства, которые более экологичны и более экономически эффективные.

Риски и неопределенности

• Зарождающиеся биорынки, которые должны решать проблемы потребительского восприятия, безопасности, стоимости и качества конечной продукции.
• Отсутствие регулирования рождающихся рынков, наряду с существующими правилами в отношении генетически модифицированных организмов.
• Этические опасения по поводу степени модификации живых систем, таких как человеческие гены.

Темы дебатов

Благодаря междисциплинарным инновациям и потенциальному сквозному влиянию биоинженерия затрагивает и другие области.

1. Риск и биоэтика. Как мы должны использовать биоэтику, чтобы определить подходящую степень редактирования генома?

• Биология самовоспроизводится и самоподдерживается, примение не ограничено, много пробелов в знаниях и в взаимосвязях между биологическими науками, экспериментирование может привести к непреднамеренным, потенциально опасным последствиям.
• Некоторые методы генной терапии и другие методы (редактирование соматического гена) обычно считаются подходящими для лечения редких заболеваний; другие генные методы, которые могут повлиять на будущие поколения (редактирование генов зародышевой линии), вызывают споры.
• Точно так же разные ценности и принципы могут влиять на разные взгляды на этическое использование и неправильное использование в биоинженерии, например, на редактирование человеческих черт, получившее название «игра в Бога».

2. Изменения в существующей повседневной жизни. Как культивируемое мясо вписывается в существующие рационы? Это вегетарианское, веганское, кошерное?

• Выращенное мясо может принести благополучие животным и работникам (например, оно не подвергается жестокому обращению), что делает его более этичным и экологичным вариантом.
• Тем не менее, культивируемое мясо представляет собой беспрецедентную и нюансированную область диетических ограничений (например, некоторые считают, что это все еще животное), и отдельные потребители вынуждены занимать другую позицию; в будущем культивируемое мясо может получить стандартизированные сертификаты (например, без жестокости, кошерность), чтобы облегчить потребителям принятие решений.

3. Перспективы. Что сформирует долгосрочное воздействие и последствия биоинженерных технологий?

• Различные точки зрения обсуждают сроки, тип и масштаб воздействия, а также уровень нарушение (например, нормативные изменения) в обществе и экономике.
• В зависимости от своего исполнения эти технологии могут усиливать или расширять социально-экономическое неравенство из-за неравного уровня технологического доступа.
• Наряду с цифровыми дебатами о конфиденциальности и согласии, эти темы также затрагивают дебаты, связанные с индивидуальной личной биологической информацией (например, происхождение, наследственные признаки).

Источник.
McKinsey Technology Trends Outlook 2022. August 2022. McKinsey analysis.