billede copyright: Thermo Fischer Scientific

5 Inspirerende måder syntetisk biologi vil revolutionere fødevarer og landbrug

Syntetisk biologi er et af de hurtigst voksende og mest spændende videnskabelige områder - og et perfekt eksempel på næste generations innovation. Ved at kombinere discipliner som biologi, design, engineering og softwareudvikling giver synbio os mulighed for at forme naturlige systemer og endda skabe helt nye fra bunden.

Forskere, ingeniører og iværksættere bruger allerede synbio på nogle inspirerende måder. I de sidste par år har de skabt en kunstig fotosynteseproces, en konstrueret bakterie til at invadere kræftceller, og endda forvandle landbrugsaffald til miljøvenlige kemikalier - og disse eksempler skraber næppe overfladen. Det globale syntetiske biologimarked vokser hurtigt og forventes at vokse til $ 16 milliarder inden 2018.

Enhver ny eller forstyrrende teknologi, der truer status quo, kan forårsage forvirring og endda udløse kontrovers, men i tilfælde af synbio er jeg begejstret over dens potentiale til at hjælpe med at løse nogle af de største problemer, vi står overfor i fødevare- og landbrugssektoren.

I mit arbejde og forskning hos Thought For Food Foundation har jeg set førstehånds, hvordan innovatører overalt i verden nærmer sig dette felt med en iværksættertankegang - kombinerer discipliner, rotter oprindelige antagelser og opmuntrer til åbenhed og samarbejde - for at skabe en positiv effekt, især inden for fødevaresikkerhed.

Her er fem af de mest spændende måder, hvor syntetisk biologi transformerer fødevare- og ag-industrien og baner vejen for en fremtid, hvor vi kan udrydde sult og underernæring, samtidig med at vi beskytter og forbedrer vores miljø.

1. Vi kan designe planter fra bunden op.

Forestil dig glødende træer i stedet for gadelamper. Svampe, der vokser til møbler. Afgrøder, der kræver mindre pesticider og modstår tørke. Dette er blot nogle af måderne, hvorpå vi kan udvikle en mere bæredygtig og spændende fremtid ved hjælp af syntetisk biologi-tilgange i planter.

Vi er på vej ind i en biologisk æra. Hvis de sidste årtier blev defineret af de industrielle og digitale revolutioner, handler fremtiden alt om at få biologi til at arbejde for og med os.

Syntetisk biologi gør det muligt for os at anvende design- og ingeniørprincipper til plantevidenskab. Vi kan præcisere, hvad vi vil have planter til at gøre, og derefter skabe denne proces ved netop at konstruere biologiske systemer.

Biologi følger computerens generelle fodspor - undtagen i dette tilfælde er DNA vores programmeringssprog. Med genomsekventering kan vi læse DNA, som giver os masser af vigtige oplysninger. Når vi læser disse oplysninger, er vi nødt til at forstå, hvad koden siger. Maskinlæring og dataanalyse hjælper os i denne forbindelse, men at skrive koden er det, hvor det bliver mest interessant. Når alt kommer til alt er skrivning det sted, hvor vi kan bruge vores fantasi og være kreative!

I de tidlige dage var rekombination af DNA langsom og vanskelig. Men teknologien bliver hurtigere, bedre og billigere for hver dag. Du har ikke engang brug for et laboratorium - det hele er gået digitalt. Softwareværktøjer kombineret med genomredigeringsteknologier tillader os at gøre ting, der simpelthen var umuligt at forestille sig for bare 15 år siden.

2. Vi kan finde etiske, bæredygtige og effektive løsninger på vores fødevarebehov.

Med syntetisk biologi kan vi tænke over alt, hvad vi ved om, hvordan mad produceres. For eksempel kan vi producere komælk uden at skulle bruge den faktiske ko eller æg, der ikke er lagt af kyllinger. Et firma kaldet Real Vegan Cheese består af et team af biologer, der skaber et stof, der har den samme molekylære identitet som komælk. Denne mælk bruges derefter til at fremstille vegansk ost - en ost, der er fremstillet af hvad der i virkeligheden er ægte komælk - kun uden nul dyrisk engagement!

Så er der New Harvest-initiativet. Anført af Isha Datar, en magtkvinde, jeg havde chancen for at dele scenen med for nylig på Hello Tomorrow-topmødet i Paris, finansierer denne organisation åben, offentlig, samarbejdsundersøgelse for at revolutionere produktionen af ​​animalske produkter uden de faktiske dyr. Nogle af deres projekter inkluderer Perfect Day Foods, et firma, der fremstiller mejeriprodukter uden køer; Clara Foods, der bruger cellekultur til at fremstille æggehvider; og et aviærvævsundersøgelsesprojekt med det mål at fremstille kalkun og kyllingekød uden dyr.

Syntetisk biologi hjælper os med at optimere det usete.

Cellulært landbrug har utallige muligheder, herunder evnen til at fremstille mere næringsstofpakkede fødevarer med en længere holdbarhed, såvel som fødevarer, der er skræddersyet til specifikke anvendelser og præferencer, såsom kød med lavere mættet fedt, laktosefri mælk, kolesterolfrie æg , eller æggehvider, der specifikt er beregnet til forskellige bagværk, såsom marengs eller fluffy englekost.

3. Vi kan gøre mad sikrere og mere nærende.

Syntetisk biologi hjælper os med at optimere det usete. Vi kan forbedre smag og ernæringsmæssige egenskaber og skabe nye fødevarer som algesmør og allergivenlige jordnødder. Vi kan hjælpe planter med at vokse med mindre vand eller jord og designe overfølsomme systemer på produktionsniveau for at holde maden, vi spiser, sikrere.

Et firma, Sample6, arbejder på at finde og fjerne potentielt livstruende bakterie i mad, inden den rammer hylderne. Dets integrerede systemer registrerer hurtigt og let skadelige eller uønskede bakterier i produkter til en lang række industrier, herunder fødevarer og sundhedsydelser. For eksempel har de udviklet et testkit, der kan registrere Listeria, mens mad stadig er i forarbejdningsanlægget. Sådanne sæt giver resultater på kun tre til fire timer, mens den traditionelle proces kan tage op til 48 timer.

En spændende virksomhed, der arbejder for at gøre fødevarer mere næringsrige, er Unibiome (tidligere peer-to-peer-probiotika), 2015 TFF Challenge Finalists. De er konstruktionsmikrober for at forbedre vitaminindholdet i gærede fødevarer som yoghurt, ost og kornbaserede fødevarer. Da dette er traditionelle fødevarer overalt i verden, vil oprettelse af versioner med sundere mikrobielt indhold sikre, at flere mennesker i forskellige regioner har adgang til vitale næringsstoffer. Virksomheden bygger en open-source, peer-to-peer-delingsmodel for at distribuere deres probiotika i udviklingslande.

4. Alle - inklusive dig - har værktøjerne til at arbejde med denne teknologi.

For mig er det mest inspirerende aspekt af synbio, at enkeltpersoner og startups - ikke store multinationale selskaber - er fortropperne på dette felt. En DIY-gør-det-selv-bevægelse har fået fart i dette rum med målet at gøre det muligt for flere mennesker at bruge syn-bio-tilgange gennem øget åbenhed og deling. (tjek DIY Bio-adfærdskodeksen, der inkluderer et løfte til uddannelse, gennemsigtighed og ansvar.)

DIY biolaboratorier som BioCurious og Genspace dukker op overalt i verden. Nogle kompanoier tilbyder endda produkter og sæt på forbrugerniveau, der indeholder materialer, så enhver kan eksperimentere og lege med biologi uden at skulle have adgang til et laboratorium. Amino Labs har for eksempel en simulator, der lader dig blive en virtuel bioingeniør og sender et kit, der giver dig mulighed for at oprette dit eget laboratorium. Tilsvarende tilbyder Odin et DIY Bacterial Gen Engineering CRISPR Kit, der underviser i molekylærbiologi og genteknik med nok materiale til at gennemføre fem hjemmeforsøg. Så er der Bento Labs, der tilbyder et mobilt DNA-lab, der giver dig mulighed for at udtrække, kopiere og visualisere DNA - hvor som helst du ønsker.

Demokratisering af synbio giver innovatører mulighed for at "lege med deres mad" på måder, som man simpelthen ikke kunne forestille sig før - endda opdatere og forbedre, hvordan vi forbereder mad derhjemme til konsum. Molekylær gastronomi og videnskabsbaserede madlavningsteknikker som nedsænkebad er bare begyndelsen. Min ven John Cumbers, der grundlagde SynBioBeta, aktivitetsknudepunktet for den syntetiske biologiindustri, er især begejstret over virkningen af ​​gæring på fødevarens fremtid. ”Fra kombucha til øl og ost, mikrobernes evne til at tilberede vores mad og fremstille smag og teksturer fra biologiske veje inde i gær og bakterier er virkelig spændende,” fortalte han mig.

I fremtiden kan enhver og hvor som helst have ideer og gøre dem til virkelighed på samme måde som vi hurtigt kan oprette mobile apps i dag.

5. Dette er bare begyndelsen. En bølge af innovation er over os.

Konkurrencer fremmer også samfund for unge innovatører, der er interesseret i at arbejde og samarbejde inden for syntetisk biologi.

Der er selvfølgelig vores TFF Challenge (lære mere her), hvor vi aktivt søger synbio-projekter!

En anden konkurrence, der specifikt fokuserer på at engagere nye sind og opbygge nye ideer på dette felt, er International Genetically Engineered Machine (iGEM) konkurrence, der tilskynder studerende til at arbejde og opbygge inden for biologiske systemer. Vores TFF-team er glade for at deltage i iGEM-jamboreen i år, der finder sted i Boston fra 27. til 31. oktober 2016.

Bemærk: Hvis du er en synbio-forsker eller -entusiast, der ønsker at få din innovation ud af laboratoriet og ind i den virkelige verden, kom så snak med os - vi kan hjælpe! Sidste års iGEM-team, Peer-to-Peer Probiotics (nu kaldet Unibiome), kom med i vores Challenge, vandt en pengepræmie og deltog videre i acceleratoren Indie Bio for at få yderligere indsigt og erfaring med at udvikle deres startup-satsning.

Konklusion

Syntetisk biologi er et spændende nye felt med potentiale til at løse nogle af de mest presserende problemer på planeten. Når det er sagt, kommer ethvert paradigmeskifte med sit eget sæt udfordringer. Vi bliver nødt til at tackle store spørgsmål, der er relateret til den offentlige opfattelse, etik og regeringsregulering som en start.

Der er masser af plads til lidenskabelige unge innovatører til at blive involveret i at forme fremtiden for denne teknologi. I fremtiden, vi arbejder mod, har enhver mand, kvinde og barn tilstrækkelig adgang til sikker, nærende mad. Vi er i stand til at fodre en planet på 9+ milliarder mennesker uden at gå på kompromis med vores naturlige ressourcer. Og hver dag, der går, opdager vi nye, overraskende måder at forbedre vores fødevaresystemer.

BEMÆRK! Hvis du vil høre mere om DIY-biobevægelsen, kan du lytte til vores TFF-podcast om Hacker Values, med Daniel Grushkin fra GenSpace og Biodesign Challenge!