Farma: ett hem bioreaktor för läkemedel

Översikt

Syntetisk biologi har snabbt utvecklats från en vetenskaplig disciplin till en stor industri. Många nya företag utforma mikrober som producerar värdefulla kemikalier, läkemedel och dofter, i mycket stora jäsning reaktorer.

Idag, är vi på väg att använda syntetiska mikrober inom konsumentprodukter. Hur bör vi införliva syntetiska organismer i våra produkter, kläder och hem?

Farma brygger Arthrospira platensis, även känd som Spirulina, som modifierats för att producera läkemedel. Reaktorn brygger, åtgärder, filter, och torkar Spirulina till ett pulver. Konsumenten sedan fyller gel kapslar med hjälp av den medföljande piller maker och konsumerar droger.

Bakgrund:

Akademiker och företag har nyligen visat komplicerade, flerstegs metaboliska vägar in i mikroorganismer att producera läkemedel. Till exempel framtagen Dr Christina Smolke laboratorium vid Stanford nyligen jäst för att syntetisera opiater från glukos. Även om forskarna visat lilla koncentrationer av opiat produktion, lanserat de nyligen ett nystartat företag för att förbättra processen och så småningom producera och sälja opiater kommersiellt. Ett annat exempel är Artemisinin, en mot malaria läkemedel traditionellt härrör från malört träd. I slutet av 2000-talet, Amyris engineered jäst för att producera Artemisinin och nu världens utbud av Artemisinin är huvudsakligen producerad av jäst. Förutom läkemedel, andra syntetisk biologi företag producerar värdefulla dofter (ex: essensen av rose), kosmetika (ex: palmolja), smaker (ex: vanilj & saffran), och material (spindelnät).

Mycket av dessa framsteg har gjorts möjligt genom nya genomet redigering teknik, särskilt CRISPR och automatiserad, robotic laboratorier. Design, bygga, testcykeln för biologi är nu billigare och snabbare än någonsin, försöker och förbättra på nya idéer lägre kostnad. Som ett resultat, har syntetisk biologi rönt stort intresse från riskkapitalbranschen, nät över 500 miljoner dollar i investeringar i 2015 ensam.

De flesta av dessa befintliga sysselsättningar kan buntas i samma tema: med mikrober som producerar ämnen som dyra billigare än den nuvarande metoden. Nu börjar forskare, företagare och studenter att utforska provocerande idéer som kunde komma med syntetiska mikrober i vårt dagliga liv - till exempel, konstruerad probiotika och fermenterade livsmedel, höna-ägg och Ko-gratis mjölk och växter som växer som ljus. Samtidigt, är ett blomstrande samhälle DIY syntetisk biologi nu teknik mikroorganismer i kök med låg kostnad, wet-lab verktyg som ofta är 3D-utskrifter och köras med öppen källkod elektronik och programvara. Summan av kardemumman av allt detta är att syntetisk biologi kommer in i våra liv, vare sig vi vill det eller inte.

Hur bör utveckling, tillgänglighet och kommersialisering av syntetisk biologi expandera i vårt dagliga liv? Vad bör vår relation med bakåtkompilerade liv? Jag tror det finns en roll för designers och konstnärer att skapa spekulativa syntetisk biologi projekt att hjälpa både syntetiska biologer och allmänheten att diskutera vilka organismer bör utformas.

Vem är jag och hur får jag plats i allt detta?

Jag är en maskiningenjör och produktdesigner som nyligen har blivit fascinerad av syntetisk biologi (och alla bioteknik mer allmänt) medan i forskarskolan. Jag slutade ta de flesta av mina kurser på dessa ämnen och utforskade 3D tryckta mikrofluidik och mikrobiella symbios. (Du kan kolla in några av de projekt och publikationer på min personliga hemsida). Under min hemvist på Autodesks Pier 9, jag ville utforska en nära framtid syntetisk biologi scenario som verkar särskilt trolig: distribuerad produktion av läkemedel.

Jag talade med vänner om tanken innan att fullfölja det fick en hel del blandade svar i stil med:

• Det är häftigt! Jag vill helt växa alger på hemmaplan (dvs San Francisco Kombucha publiken).
• Det är häftigt! Jag vill kunna ingenjör min egen kost och läkemedel (dvs Soylent folket).
• Borde inte privatpersoner / konsumenter att kunna göra sina egna droger och inte lita på big Pharma / uppsvälld hälso-och sjukvården (dvs den populistiska liberalen / Silicon Valley frihetliga)?
• Jag bryr mig egentligen inte jag bara köper droger från företag / återförsäljare.
• Är inte detta som Breaking Bad och alla kommer att bli beroende av droger (pragmatiska realist #1)?
• Detta aldrig kommer att hända med FDA / regeringens förordning (cynisk realist #1).

Jag tror att decentraliserad produktion av läkemedel och andra kemikalier är oundvikligt med tanke på kommande tillgänglighet och demokratisering av syntetisk biologi. Sammantaget tycker jag Detta är en bra sak, vilket leder till bättre tillgång till läkemedel, kemikalier och material. Jag hoppas detta skulle utvecklas i ett fritt och öppet sätt, där samhällen av syntetiska biologer design, utveckla och dela organismer för det större goda av alla (liknande programvara med öppen källkod). Dock tvivlar jag på detta kommer att ske. Istället, jag tror det är troligt att företag kommer patent, egen, sälja rättigheter att producera organismer, skapa och sälja syntetisk biologi projekt och sue individer som försöker göra det själva.

Koncept:

Jag ville skapa ett projekt som visar det nära framtid scenariot för distribuerade narkotikaproduktion som jag tycker är mest troligt: corporate design, produktion och försäljning av mikrober för att distribuerade brygga hemma. Jag ville göra projektet som realistiska och rimliga som möjligt, att göra publiken känner att denna typ av produkter kan mycket väl vara en verklig sak. Därför försökte jag designa en pjäs som verkade bekant och trovärdigt och fungerade så nära som möjligt till hypotetiska enheten.

Varför Spirulina?

Jag beslutade att använda Spirulina som min drog produktionen organism för ett par anledningar. Först, det är en väl känd som en grön "super mat" som människor äter som ett komplement. För det andra, skörda Spirulina är enkel - bakterier kan ansträngas från kultur medium använder ett filter och konsumeras direkt (eller alternativt torkade och sedan ätit). Många människor växa och skörda sina egna Spirulina hemma. Om Spirulina är konstruerad för att producera en drog, kunde du "ta" drogen genom att äta organismen, vilket eliminerar varje efterföljande bearbetning. Slutligen, Spirulina växer i en starkt alkaliska miljö, att göra sterilisering mycket lättare (de flesta kontaminerande mikrober inte kan växa i alkaliska media).

Och nu på den Instructable...