凯捷观点 ： 生物经济即将改变一切 ， 你准备好了吗 ？

呼吸(创新) 重要的uncover创新 季度审查N°5-2022 Capgemini的观点 188凯捷研究Institute呼吸（创新）-发现重要的创新 生物经济将改变一切。你准备好了吗? 迈克·邓克利 SVPBioinnovation，剑桥顾 问，凯捷发明的一部分 KarenWeisinger 博士。美国细胞生物学主管，剑桥顾问，凯捷发明的一部分 Mie拥有超过20年的产品和技术咨询、设计咨询以及在初创环境中的技术领导经验。他的主要市场经验集中在医疗技术，药物输送和医疗保健输送，包括生物制造，农业技术，食品生产和能源生产。Mie于2019年5月重新加入剑桥顾问，领导美国生物创新业务的增长。 Karen在多个领域拥有超过15年的经验，包括iPSC，神经退行性疾病建模， 她目前领导波士顿的生物学工作，以支持客户在细胞治疗领域的野心。 A 技术创新与地缘政治逆风作斗争，全球高管都在努力应对前所未有的挑战，而 尽量不要忽视他们带来的非凡机遇。在竞争战略的喧嚣中，解决方案，我们建议密切关注生物经济的势不可挡的崛起。 基于生物的突破可能会引发人类最紧迫的挑战， 例如气候变化，可持续性以及食品和水安全。此外，生物制剂提供了强大的诊断和治疗药物的可能性。生物经济增长的基础上的开创性工作包括合成生物学，生物技术，生物工程和生物创新领域。行业中的任何标识符 最终，生物学、工程学和高级计算的令人兴奋的交叉点正在推动一场革命——它已经在我们身上。 现有产业将被新产业完全取代。新的、意想不到的伙伴关系将会出现。全球供应链将完全重新配置。稍后再讨论这些主题；现在，让我们提醒自己这个新的创新领域的强大力量。生物学作为一门科学学科，涉及生命的本质。一颗微小的种子包含了收获水和营养所必需的所有生物信息。 来自土壤，来自大气的二氧化碳，来自太阳的能量，最终产生一棵完全成熟的树。 “基于生物的突破可能会引发人类最紧迫的挑战，例如 气候变化、可持续性、粮食和水安全“ 几个世纪以来，人类一直试图利用生物学的力量。在发现DNA之前很久，科学家和数学家GregorMendel（1822-84）基于可观察到的豌豆成功地选择性繁殖 自从1928年被发现以来，青霉素是一种天然存在的真菌，已经成为一种有效的治疗细菌感染的方法，这种细菌感染夺走了许多人的生命。 然而，在过去的几十年中，我们对生物学的理解以及我们相应的设计和利用这项新技术以应对各种挑战和机遇的能力迅速加快。从DNA和遗传学的发现，我们对细胞和生物体的行为有了深刻的了解。 生物工程的下一步 我们观察并寻求通过细胞，组织，器官甚至整个生物体来利用功能的生物学行为。为了在这个水平上有效地解码和操纵生物学，必须进行精确的测量和观察。诸如单细胞测序 ，空间转录组学，蛋白质组学和代谢组学等复杂测量技术的出现正在改变我们的生物工程能力。 人工智能（AI）和机器学习（ML）的进步揭示了迄今为止隐藏的见解，揭示了巨大的复杂性数据集，这些数据集以前由于人类劳动力的限制而无法使用。例如，Google的AlphaFold2技术能够直接从其氨基酸序列预测蛋白质的3D结构。 结构是理解蛋白质机制功能的基础，因此这是一个技术飞跃，将极大地促进和加速研究。 为什么这很重要？蛋白质折叠的方式取决于其序列。蛋白质的功能与其折叠直接相关，功能的动态范围从完全无活性到不同的活性，再到非常活跃。了解基于蛋白质序列和折叠的活性将使蛋白质的工程 对于医学目的（例如蛋白质缺乏的疾病）或在工业生物技术中，其过程依赖于酶活性。 这些新的人工智能工具正在推动新的能力，从可再生自然资源中创建增强型药物和生物基制造系统。 益处可以包括具有减少的剂量的更多活性药物,这对于具有严重的次要作用的治疗剂将是特别有益的。生物基制造的益处包括作为在过程中部署的增强酶的直接作用的生物过程的成本的降低。 向生物经济的支点已经在进行中。从令人难以置信的当前活动数量来看，下面只是利用生物学力量的跨行业示例的选择。 完美的一天从事牛奶业务。没有奶牛。该公司已经找到了如何大规模修饰天然存在的真菌，该真菌包含生产β-乳球蛋白（一种乳清蛋白）所需的遗传机制。它做到这一点不仅是因为它可以做到，而且是作为回应 减少土地，减少水，减少能源，减少浪费，减少甲烷。像这样的技术，大规模部署，可以帮助解决气候变化，可持续性和粮食安全。 LanzaTech利用碳排放来喂养数万亿的碳饥饿微生物，这些微生物将污染转化为有价值的原材料商品。该公司与联合利华从中国钢铁厂的二氧化碳排放中制造洗衣粉。 顶点andCRISPR治疗学正在解决镰状细胞病，这是一种使人衰弱的遗传性血液疾病，影响全球数百万人，主要是非洲裔。对这种疾病的常规管理需要频繁输血。现在，新的治疗方法显示出巨大的希望1通过使用基因编辑技术使患者自身的细胞能够产生胎儿血红蛋白，该治疗允许患者保持不依赖输血长达26个月。 1第一位接受CRISPR基因编辑治疗的镰状细胞患者仍在蓬勃发展：https://www.npr.org/sections/health-shots/2021/12/31/1067400512/first-sickle-cell-patient-treated-with-crispr-gene-editing-still-thriving 作为利用当地原料的生物基材料生产趋势的一部分，Solugen正在使用合成生物工具来制造用于水处理的化学物质和使水泥硬化的分子。 糖代替了化石燃料，但工程师利用合成工程酶，而不是将一半的糖转化为二氧化碳的发酵。这大大提高了效率并降低了成本，留下了零碳足迹。 “完美的一天是在牛奶行业。没有 奶牛。” 海量数据存储和计算 这种基于生物的创新和技术进步的关键驱动力是生物学，工程学和高级计算的融合。在一个示例中，产品目录技术正在尝试建立世界上第一个基于DNA的平台 用于广泛的数字数据存储和计算。在新的数字化世界中，人类对数据存储有着无限的胃口。使用光学或磁介质的常规数据存储缺乏 寿命、数据密度和成本效益，以满足全球需求，而数据中心可以消耗尽可能多的电力 2019年7月，CATALOG的“太比特机器”将整个英语维基百科编码为DNA，这是解决数据可持续性挑战的倡议的里程碑。 医学中最令人兴奋和变革的领域之一是细胞和基因治疗领域。目前，高度复杂的制造过程受到需要不断监测的劳动密集型手动程序的阻碍。反过来，这又推动了疗法的高昂成本：每剂约500,000美元或更多。一个 剑桥为应对这一问题而创造的技术之一是全自动在线污染检测系统。一旦开发合作伙伴到位，这种可扩展的技术就可以通过节省大量时间和成本并改善患者治疗效果来对市场产生重大影响。 一个关键的驱动程序的大部分 这种基于生物的创新和技术进步是生物学，工程学和高级计算的融合。 ” “LanzaTech利用碳排放来喂养数万亿的碳饥饿微生物 ，将污染转化为有价值的原材料商品 。 毫无疑问，这些“活药”的潜力令人敬畏。我们正在开发知识和能力，以使细胞能够识别和响应 特定的疾病。这些将在潜伏状态下巡逻身体，只有当他们检测到某些触发因素时，才会进入预编程的行动 。 即将出现的另一种可能性是遗传逻辑门电路的应用。对此的一个用例是，可以对农作物进行工程改造以感知和评估其自身 environmentandthenusethatinformationtooptimizeitsowngrowthrate.Wecanseeafuturewhereweengineercellsfrom 另一个令人兴奋的可能性是将遗传密码写入并记录到基因组中，从而可以监测疾病以及在微生物系统中的环境条件。 仍然有无法量化的数量 随着商业和社会适应这个新世界，围绕道德和道德问题要做的工作和无数小时的辩论。然而，作为新兴生物经济的倡导者，我们坚信人类可以从拥抱生物革命中受益匪浅。 作物可以被设计来感知和评估自己的环境，然后使用 这些信息可以优化自己的增长率。“