Стартапы в синтетической биологии: от топлива до терапии

Синтетическая биология (SynBio) — это конструирование биологических систем для создания полезных продуктов или функций путем целенаправленного изменения ДНК. Её коммерческие применения охватывают множество отраслей: энергетику, химическую промышленность, фармацевтику, производство продуктов питания, сельское хозяйство, диагностику и генную терапию. По оценкам 2014 года, мировой рынок SynBio оценивался в $3.0 млрд в 2013 году и должен был достичь $38.7 млрд к 2020 году.

Топливо и стартапы SynBio версии 1.0

Первые стартапы в этой области были сосредоточены на производстве биотоплива. Примером стала компания Amyris, которая с помощью генной инженерии заставляет дрожжи производить из сахара химическое вещество фарнезен, используемое как биодизель или авиатопливо. Эта же компания разработала дрожжи для производства артемизиновой кислоты — предшественника противомалярийного препарата.

Другие компании, такие как Synthetic Genomics, Solazyme, Joule Unlimited и LS9, также работали над созданием биотоплива из сахара с использованием модифицированных микробов (водорослей, E. coli). Интерес рынка подтвердился, когда в 2009 году нефтяной гигант ExxonMobil инвестировал $300 млн в Synthetic Genomics.

Продукты с высокой добавленной стоимостью и стартапы SynBio версии 2.0

Экономические соображения, основанные на цепочке стоимости углерода, заставили многие стартапы переключиться с топлива на более дорогие химические продукты. В то время как сахар стоит 0.25–0.50/кг, а топливо — около 1/кг, ценана * *специальныехимикаты * *(10–100/кг) и фармацевтические препараты ($1000+/кг) значительно выше.

• Myriant Technologies и Lygos производят янтарную (3–5/кг)ималоновую(20–30/кг) кислоты соответственно.
• Genomatica создаёт штаммы для производства 1,4-бутандиола, бутадиена и промежуточных продуктов для нейлона.
• Bolt Threads использует дрожжи для производства шёлка и высокотехнологичных тканей.
• Evolva, Ginkgo Bioworks и Zymergen работают над созданием биологически полученных ароматизаторов и отдушек.

Стартапы SynBio, решающие другие задачи

Новое поколение стартапов выходит за рамки химического производства:

• Sample6 — обнаружение патогенов для безопасности пищевых продуктов.
• SynLogic — разработка терапевтических микробов для лечения воспалительных и метаболических заболеваний.
• Synthorx — создание новых белков путём расширения генетического алфавита.
• Editas Medicine, Caribou Biosciences, Intellia Therapeutics, CRISPR Therapeutics — разработка методов лечения генетических заболеваний с помощью технологии редактирования генов CRISPR/Cas9.
• Pembient, Modern Meadow, Muufri, Clara Foods — создание альтернатив продуктам животного происхождения (слоновая кость, кожа, мясо, молоко, яйца).

Пути развития и вызовы для стартапов SynBio

В 2015 году многие SynBio-стартапы привлекли крупные инвестиции (например, Editas Medicine — $120 млн, Ginkgo Bioworks — $45 млн). Однако перед ними стоят серьёзные вызовы:

• Падение цен на нефть снижает конкурентоспособность биологических альтернатив.
• Фрагментированные рынки специальной химии с устоявшимися игроками.
• Вопросы принятия потребителями пищевых добавок.
• Регуляторные барьеры в здравоохранении.

Тем не менее, возможности огромны благодаря:

• Огромному неисследованному генетическому разнообразию природы.
• Стремительному удешевлению синтеза и секвенирования ДНК.
• Росту коммерческого опыта в области SynBio.
• Развитию машинного обучения, робототехники и микрофлюидики, ускоряющих цикл "дизайн-создание-тестирование-анализ".

Хотя стартапы обладают большими ресурсами и автоматизацией, академическая наука ещё долго может оставаться основным источником прорывных открытий (как в случае с CRISPR/Cas9), благодаря возможности вести фундаментальные исследования с высоким риском и длительными сроками.

В целом, SynBio — невероятно перспективная область с потенциалом решения разнообразных проблем общества. Стартапы, получившие финансирование и извлекшие уроки из истории с биотопливом, сейчас находятся в уникальной позиции для реализации своих амбициозных идей.