Biologia syntetyczna: nauka, która zmieni oblicze naszej cywilizacji. Jak można na niej zarobić? Oto firmy, które już to robią

Biologia syntetyczna (synbio) to jedna z tych gałęzi nauki, które pchną naszą cywilizację ku nowej erze. Jej zastosowania są niemal nieograniczone. Przykład? Zmodyfikowane komórki liści drzewa, które otrzymały właściwości fosforyzujące, by świecić nocą, zastępują latarnie uliczne. Wielu z nas korzysta z osiągnięć biologii syntetycznej, nawet o tym nie wiedząc. A najbogatsze kraje świata inwestują w jej rozwój miliardy dolarów. Dlaczego o tym piszę? Bo każdy z nas może być udziałowcem spółek z tej branży

„Gdyby jakiś facet podszedł do ciebie 25 lat temu i powiedział, że internet może być dochodową inwestycją, nie miałbyś pojęcia, o czym on mówi” – powiedział na łamach tygodnika Barron’s Rick Schottenfeld, partner generalny funduszu Schottenfeld Opportunities, który zainwestował w jedną ze spółek synbio – Amyris. „Właśnie w tym miejscu jesteśmy z biologią syntetyczną” – dodał.

Ciekawe? Po przeczytaniu wróć tutaj, kliknij i odkryj sprawdzone patenty Samcika na ochronę przed inflacją

Słuszna opinia. Mało który polski inwestor słyszał o biologii syntetycznej. A potencjał, jaki w niej drzemie, jest olbrzymi. Czym zatem jest biologia syntetyczna? Najkrócej rzecz ujmując: to nauka, która łączy zdobycze biologii molekularnej i inżynierii, a ma na celu projektowanie i tworzenie sztucznych systemów biologicznych wzorowanych na naturalnych.

Świat pędzi. Innowacje w różnych dziedzinach pojawiają się niemal codziennie. Spółki technologiczne (z tzw. nowej ekonomii) są w cenie i to wysokiej. Wystarczy porównać stopy zwrotu z podstawowych amerykańskich indeksów akcji.

W ostatnich pięciu latach indeks Nasdaq 100 Technology Sector Index, grupujący spółki tzw. nowej ekonomii, poszedł w górę o ok. 180%. W tym samym okresie indeks spółek przemysłowych DJIA, powszechnie kojarzony ze spółkami tzw. starej ekonomii, zwyżkował o ok. 80% Różnica pomiędzy stopami zwrotu z obu indeksów pokazuje wyraźnie, w jakich obszarach inwestorzy szukali konfitur.

Tak zaczęła się biotechnologia. Kto to zauważył, zarobił krocie

Istnieje wiele chorób cywilizacyjnych. Są one związane ze stylem życia. Kanadyjski minister zdrowia Marc Lalonde przedstawił w 1974 r. raport, który ujawnił, jakie czynniki wpływają na dobrostan ludzki. Od tego czasu w medycynie pojawiło się pojęcie „pól zdrowia Lalonde’a”. Opracowanie dowodziło, że kluczową determinantą zdrowia jest styl życia. O wiele mniejsze znaczenie miały środowisko fizyczne, czynniki genetyczne i opieka zdrowotna.

Na styl życia składały się m.in. aktywność fizyczna, sposób odżywiania się, zdolność radzenia sobie ze stresem, korzystanie z używek (nikotyna, alkohol, środki psychoaktywne innego rodzaju) oraz zachowania seksualne. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na szerzenie się chorób cywilizacyjnych jest aktywność fizyczna. Siedzący tryb życia nie służy utrzymaniu dobrostanu zdrowotnego.

W tym kontekście nie dziwią sugestie ekspertów, żeby osoba pracująca fizycznie codziennie robiła 10 000 kroków, a pracująca umysłowo 15 000 kroków. Stąd być może bierze się rosnąca popularność krokomierzy odliczających liczbę wykonanych kroków. Więcej na temat tego zagadnienia znajdziesz pod tym linkiem – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3197470/.

Ale jak zaczęło się „złote stulecie” biologii syntetycznej?

Jedną z chorób cywilizacyjnych jest cukrzyca. Na początku stycznia 2022 r. przypadła setna rocznica wdrożenia terapii przeciwcukrzycowej za pomocą insuliny, czego dokonał Frederick Banting z zespołem. To zapewne jedno z trzech najważniejszych odkryć medycyny nowożytnej – obok antybiotyków i znieczulenia, które dało impuls do rozwoju chirurgii.

Gdyby nie doszło do zmiany sposobu leczenia, to dzisiaj potrzebny byłby obszar większy niż powierzchnia ziemi, żeby móc hodować świnie i pozyskiwać insulinę z ich trzustek. Ostatnie dekady to prawdziwa eksplozja choroby. Na początku lat 80-tych poprzedniego millennium cierpiało na cukrzycę ponad 100 mln ludzi. Obecnie, według wyliczeń International Diabetes Federation, choruje na nią ok. 540 mln osób. Organizacja oszacowała, że populacja chorych będzie zwiększała się – do ok. 640 mln w 2030 r. i ok. 780 mln w 2045 r.

Przełom w terapii cukrzycy nastąpił w latach 70-tych ubiegłego wieku. Stali za nim naukowcy z firmy Genentech (obecnie część koncernu Roche), którzy odkryli, że wprowadzenie genu ludzkiej insuliny do komórki drożdży stymuluje produkcję tego białka. Ta zmiana doprowadziła do pojawienia się biologii syntetycznej, a także dała początek przemysłowi biotechnologicznemu. Tak zaczęło się „złote stulecie” biologii syntetycznej.

Biologia syntetyczna: jej złota era dopiero nadchodzi

Biologia syntetyczna wyrosła z zastosowań medycznych, lecz nie sprowadza się jedynie do nich. Niektórzy twierdzą nawet, że XXI wiek będzie „złotym stuleciem” tej dziedziny. Należy do nich Tom Knight, naukowiec z amerykańskiego MIT, określony mianem „ojca chrzestnego” synbio przez magazyn FastFinance. Miał on nawet powiedzieć, że „interesującą rzeczą do zaprogramowania sobie jest to, że XXI wiek nie będzie należał do komputerów, lecz biologii”. Knight jest jednym z założycieli Ginkgo Bioworks, jednego z liderów segmentu.

Każda pliszka swój ogonek chwali. Być może i w tym przypadku tak jest, lecz zapewne jednej rzeczy nie da się odebrać Knightowi – tego, że ma pojęcie, o czym mówi. W swojej kilkudziesięcioletniej karierze naukowej na MIT zajmował się zarówno informatyką (najpierw), jak i biologią (potem). Zasłynął m.in. z tego, że w latach 60 i 70-tych XX wieku był współinżynierem Arpanetu, prekursora Internetu, zdobywając 30 patentów w dziedzinie informatyki i inżynierii elektrycznej.

W latach 90-tych, zafascynowany możliwościami biologii, założył laboratorium biologii molekularnej w ramach laboratorium informatycznego MIT. Wynalazł tam BioBricks – system standardowych części biologicznych opisujący sekwencje DNA. Więcej na ten temat znajdziesz pod tym linkiem: https://biobricks.org. Istnieją przesłanki wskazujące na to, że świetlana przyszłość synbio to nie są czcze zapowiedzi.

Biologia syntetyczna korzysta ze zdobyczy dynamicznie rozwijających się technologii informatycznych. Na pierwszy plan pod tym względem wysuwa się sztuczna inteligencja (AI) i towarzyszące jej uczenie maszynowe (ML). Wszystkie te narzędzia są wspierane przez big data, opartej na tanich i potężnych mocach obliczeniowych.

Biologia syntetyczna dostała wiatru w żagle po zakończeniu Human Genome Project, międzynarodowej inicjatywy, której celem było uzyskanie mapy ludzkiego genomu. Projekt trwał 13 lat i zakończył się sukcesem w kwietniu 2003 r. Naukowcy odczytali sekwencje, czyli kolejność ponad 3 mld par zasad nukleotydowych DNA (ok. 99% całego DNA). Więcej na temat tego, czym jest sekwencjonowanie, dowiesz się pod tym linkiem – https://genetyka.bio/o-sekwencjonowaniu-slow-kilka/.

W ciągu ostatnich dwóch dekad koszt odczytu DNA dzięki nowoczesnym technologiom spadł o wiele szybciej, niż wynikałoby to z prawa Moore’a, które wskazuje, że liczba tranzystorów w mikroprocesorze podwaja się co dwa lata.

Z obliczeń National Human Genome Research Institute wynika, że koszt sekwencjonowania ludzkiego genomu malał w ostatnich latach w tempie wykładniczym do mniej niż 1000 dolarów w 2021 r. To może nie być koniec spadku, gdyż zdaniem niektórych naukowców w ciągu dekady, a może nawet szybciej, koszt odczytu pójdzie w dół – poniżej 100 dolarów.

Żeby uzmysłowić sobie, jak bardzo skomplikowane jest ludzkie DNA, wystarczyć wiedzieć, że jeden jego kilogram mógłby pomieścić wszystkie dane świata (według stanu na 2016 r.). Więcej na ten temat przeczytasz pod tym linkiem – https://www.nature.com/articles/537022a.

Dziś analiza informacji genomowych jest znacznie łatwiejsza. Naukowcy uzbrojeni w supermoce IT (big data i sztuczna inteligencja) mogą szybciej rozpoznawać wzorce. Postęp ten znacznie przyspieszył odkrycia łączące DNA z białkami i ich funkcjami, odkrywając nowe sposoby zastosowania biologii syntetycznej. To otworzyło pole do popisu dla naukowców zajmujących się syntezą i edytowaniem genów. Labiotech ujawnił w 2018 r., że rozwiązania oparte o wykorzystanie robotów i sensorów w laboratoriach badawczych mogą nawet dziesięciokrotnie przyspieszyć tempo odkryć.

Czytaj też: Badania kliniczne i naukowe. Ile można zarobić i jakie jest ryzyko? (homodigital.pl)

Czytaj też: „Wegańskie mięso” dziełem sztucznej inteligencji. Czy da się to zjeść ? (homodigital.pl)

Biologia syntetyczna pomoże zatrzymać katastrofę klimatyczną?

Biologia syntetyczna wpisuje się w trend dążenia do ochrony środowiska naturalnego. Od wielu lat widać dążenie ogólnoświatowe do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Zeszłoroczna konferencja ONZ w sprawie zmian klimatu w Glasgow przyniosła kolejne deklaracje na szczeblu rządowym w tej materii. Więcej na temat ustaleń listopadowego szczytu dowiesz się pod tym linkiem – https://ukcop26.org/wp-content/uploads/2021/11/COP26-Presidency-Outcomes-The-Climate-Pact.pdf.

Technologie synbio sprawiają, że zmniejsza się zapotrzebowanie na produkcję materiałów, komponentów i wyrobów finalnych wytwarzanych za pomocą kopalnych źródeł energii. Dzięki nim można ograniczyć ekstensywną hodowlę udomowionych czy oswojonych zwierząt lub zabijanie dzikich zwierząt. W efekcie może dojść do spadku wyrębu drzewostanu pod nowy areał uprawny lub kopalny. Do tego wiele z produktów synbio jest lub może być w pełni biodegradowalnych, co ogranicza również problem zaśmiecania kuli ziemskiej.

Czytaj też: Kryzys klimatyczny: kto bardziej się doń przyczynia – biedni czy bogaci? (subiektywnieofinansach.pl)

Czytaj też: Globalne ocieplenie ograbi nas z pieniędzy. 5 rad jak przygotować portfel (subiektywnieofinansach.pl)

Według szacunków McKinsey z maja 2020 r. nowoczesna biologia może odegrać znaczącą rolę w redukcji emisji gazów cieplarnianych. Jej bezpośredni wpływ może doprowadzić do zmniejszenia średniorocznej emisji, za którą stoi człowiek, o 7-9% w dekadzie 2040-2050 w stosunku do poziomu z 2018 r. Stanowiłoby to w przybliżeniu równowartość ośmiokrotności emisji dwutlenku węgla, za co jest odpowiedzialny cały przemysł lotniczy.

Tam, gdzie istnieje realna szansa czerpania dochodów, które wpisują się w najnowsze trendy cywilizacyjne, zwykle w końcu pojawia się pieniądz. Dbałość o środowisko od dawna nie jest już modą, a problemem, który w końcu decydenci dostrzegli, czy im się to podoba czy też nie.

Atrakcyjność rozwiązań proponowanych przez biologię syntetyczną dawno temu dostrzegli już inwestorzy podwyższonego ryzyka – fundusze venture capital (VC). Z najświeższych danych zebranych przez synbiobeta.com wynika, że w ciągu trzech kwartałów 2021 r. fundusze VC zasiliły spółki synbio kwotą 15 mld dolarów, co okazało się rekordem w historii finansowania tego segmentu.

Biologia syntetyczna: oni już na niej zarabiają

To, co zaczęło się w branży ochrony zdrowotnej, rozlewa się na wiele, niejednokrotnie odległych od korzeni biologii syntetycznej, sektorów. Zresztą widać to po strukturze finansowania spółek sektora w USA. Owszem, najwięcej pieniędzy fundusze VC zainwestowały w segmencie ochrony zdrowia i medycyny, ale kolejne miejsca w większości zostały zdominowane przez firmy z przeróżnych sektorów.

Dotyczyło to przemysłu spożywczego (food and nutrition), inżynierii organizmów, rolnictwa, energii i ochrony środowiska, a także przemysłu materiałowego. Więcej szczegółów na ten temat poznasz pod linkiem: https://synbiobeta.com/bioeconomy-q3-venture-investment-report-2021/.

Istnieje całkiem sporo przykładów korzystnego wpływu synbio – w tym na środowisko – na poziomie mikro. Przyjrzyjmy się im bliżej, bo pomysły z dziedziny biologii syntetycznej potrafią zadziwić najbardziej odpornych na ten stan emocjonalny.

Impossible Burger wykorzystuje hem (żelazoporfirynę), białko normalnie występujące we krwi, w celu uzyskania różowego koloru po ugotowaniu i zapewnienia smaku umami. W procesie produkcyjnym firma „wstawia” gen z rośliny sojowej do komórki drożdży i poddaje fermentacji.

Omega, słynny szwajcarski producent zegarków, wchodzący obecnie w skład giełdowego Swatch AG, zaprzągł do pracy pająki. W procesie uzyskuje się jedwab, wykorzystując DNA pająków, który jest przekształcany we włókno o nazwie Biosteel. Jest ono niebywale mocne i ponoć zdolne do zatrzymania jumbo jeta. Pewnie niektórzy polscy konsumenci dóbr luksusowych nawet nie mają świadomości, że noszą zegarki, których paski zostały stworzone przy udziale tak wyrafinowanej technologii. Interesujące właściwości włókna sprawiły, że Adidas „wypuścił” prototypową serię sneakersów na jego bazie. Środowisko dzięki temu choć trochę odetchnie, gdyż Biosteel jest całkowicie biodegradowalny.

Skoro już jesteśmy przy biodegradowalności, uwagę obserwatorów biologii syntetycznej mogą przyciągać osiągnięcia Paradise Packaging. Ta amerykańska firma wykorzystuje synbio do produkcji wytrzymałego materiału drewnopodobnego stosowanego do opakowywania produktów, który ulega całkowitej biodegradacji w ciągu 30-45 dni.

Wild Earth stworzył karmę dla zwierząt opartą na białku pochodzącym z grzybów. Jest ona zdrowsza i bardziej przyjazna dla środowiska niż tradycyjny posiłek mięsny. Z badań konsumenckich firmy wynika, że 92% z 3000 klientów uznało, że ich pupile lubią ten smak.

Jednym z większych trucicieli atmosfery jest przemysł cementowy (blisko 10% globalnej emisji CO²). Biomason wykorzystuje w procesie produkcyjnym bakterie, które naśladują wzrost kolonii koralowców w przyrodzie. Dzięki temu otrzymuje biosyntetyczny cement, który jest trzy razy mocniejszy od prawdziwego cementu, a do tego emituje znacznie mniej zanieczyszczeń podczas wytwarzania.

WNDR Alpine skis produkuje w biosyntetycznym procesie fermentacji alg nowe rodzaje olejów do wytwarzania i laminowania nart. Pozwala to uniknąć stosowania ropy naftowej.

Brytyjska firma Colorifix wykorzystuje DNA, które koduje pigmenty barwnikowe w organizmach żywych. Służy to produkcji barwników – m.in. do odzieży. W ocenie firmy wskutek tego dochodzi do zmniejszenia zużycia wody o co najmniej 68% w stosunku do konwencjonalnego procesu barwienia i do 90% mniej, jeżeli uwzględni się zużycie w procesach wykorzystujących włókna syntetyczne.

Powróćmy jednak do korzeni, z których wywodzi się biologia syntetyczna, czyli szeroko pojętego segmentu ochrony zdrowia. Pierwszy przykład z brzegu.

Skwalen jest składnikiem płaszcza lipidowego naszej skóry. Wraz z upływem wieku spada poziom tego węglowodoru nienasyconego w ciele człowieka. Znajduje się on także w wątrobie rekinów. Według szacunków Blooma przemysł kosmetyczny odpowiada za ok. 90% produkcji oleju z wątroby tych ryb, przyczyniając się do śmierci ok. 2,7 mln rekinów głębokowodnych średniorocznie. I to mimo tego, że ten narząd jest u nich olbrzymi, gdyż może odpowiadać za 25% całkowitej masy zwierzęcia. U człowieka to raptem niskie kilka procent (ok. 1,5 kg), choć i tak wątroba należy do naszych najcięższych narządów wewnętrznych.

W 2011 r. notowana giełdowo kalifornijska firma Amyris odkryła sposób na produkcję skwalenu przy użyciu biologii syntetycznej. Spółka zmodyfikowała genetycznie komórkę drożdży, która mogła zużywać cukry z trzciny cukrowej, w wyniku czego produkcja skwalenu stała się tańsza i mniej dokuczliwa dla populacji rekinów.

Jeśli zainteresowała Cię biologia syntetyczna i jej zastosowania – oraz zastanawiasz się, czy możesz zainwestować w nią swoje pieniądze – przeczytaj na „Subiektywnie o Finansach” kolejny artykuł poświęcony synbio, w którym przybliżę te tematy.

Czytaj też: Jak nie dać się oszukać zarządom spółek giełdowych? Jacek Welc radzi (subiektywnieofinansach.pl)

Czytaj też: Dokładnie 20 lat temu upadł Enron. Czy wyciągnęliśmy z tego wnioski? (subiektywnieofinansach.pl)

zdjęcie tytułowe: NCI/Unsplash