Biosythese durch künstliche Intelligenzplattform vor rasanter Entwicklung

In der Vergangenheit war die Synthese neuer Moleküle auf Erdöl angewiesen. Leider können Tausende von Molekülen in der Natur nicht auf diese Weise synthetisiert werden. Mikroorganismen können energieliefernden Zucker in andere Produkte umwandeln. Zum Beispiel kann Hefe Zucker in Alkohol umwandeln. Durch die Modifizierung dieser Mikroorganismen ist es möglich, die gewünschten Moleküle herzustellen. Während Künstliche Intelligenz bereits in verschiedenen Bereichen eingesetzt wird, hat die neue molekulare Synthesetechnologie, die auf Big Data basiert, ebenfalls große Entwicklungsmöglichkeiten in China.

Molekulare Technologie ist eine Kombination verschiedener Technologien und basiert auf Big Data, Cloud Computing und maschinellem Lernen. Sie bietet uns einen neuen Weg zur Lösung komplexer Probleme. Bei den herkömmlichen Methoden muss jede Hypothese einzeln überprüft werden. Mit der neuen Methode können hypothetische Batch-Tests mit Hilfe von AI durchgeführt werden. Das von dem US-amerikanischen Unternehmen für synthetische Biotechnologie, Zymergen, entwickelte Modell „DBTAL" (Design, Build, Test, Analyze, Learn) hat die Entwicklung von maschinellem Lernen ermöglicht. Aaron Kimball, CTO von Zymergen erklärt:

„Wir integrieren Künstliche Intelligenz in jeden Schritt der Forschung und Entwicklung. Zum Beispiel nehmen wir Hunderte von Zellen heraus. Die Struktur eines Genoms in jeder Zelle wird geändert. Dann testen wir, ob die Änderung besser oder schlechter als zuvor ist. Wir hoffen, dass uns maschinelles Lernen bei der Auswertung helfen kann. Wir haben eine interne Suchmaschinen-Plattform errichtet. Darauf können wir durch das maschinelle Lernen ein bestimmtes Genom suchen und verändern. Und wir verwenden Künstliche Intelligenz, um Annahmen zu treffen, welche Änderungen in dieser Zelle geschehen und wie sich das Endergebnis verändern wird, wenn ein Genom manipuliert wird."

Derzeit ist es Zymergen möglich, zielgerichtet Mikroorganismen zu ändern, um vorhandene Produkte auf dem Markt zu verbessern. Beispielsweise entwickelte Zymergen zwei Jahre lang einen modifizierten Mikroorganismus. 15 Genome wurden transformiert, zwölf davon konnten auf traditionelle Weise nicht gefunden werden. Tatsächlich hatte sein Kunde zwölf Jahre gebraucht, um die Produktivität der Mikroorganismen um etwa sieben Prozent zu erhöhen. Innerhalb von nur zwei Jahren konnte dank der molekularen Technologie die Produktivität um fast 30 Prozent gesteigert werden. Da die DNA-Sequenzierungstechnologie, Cloud Computing und Big Data in China eine rasante Entwicklung erleben, glaubt Kimball, dass die Bearbeitung von Genen in China großes Entwicklungspotenzial hat.

„Ich bin der Meinung, dass die Entwicklung der Gentechnologie in China zweifellos vielfältig sein wird und sich nicht auf einen Bereich konzentrieren wird. In China gibt es so viele Biowissenschaftler und entsprechende Fachkräfte, die in verschiedenen Bereichen arbeiten. Ich glaube, dass die Gentechnologie einerseits die Entwicklung der chinesischen Pharmaindustrie und andererseits die Entwicklung neuer chemischer Materialien und chemischer Produkte fördern kann. China ist derzeit weltweit der größte Verbraucher und Produzent von Chemikalien und chemischen Materialien."

Kimball glaubt, dass die genetische Bearbeitung der Mikroorganismen auch dazu beitragen kann, die Abhängigkeit von Erdöl und fossilen Brennstoffen in Zukunft zu reduzieren. Kimball fügt hinzu:

„Ich denke, dass wir durch die Zusammenarbeit mit chinesischen Unternehmen in Zukunft dazu beitragen können, dass China mithilfe unserer industriellen Fermentationstechnologie und der Möglichkeit zur mikrobiellen Genbearbeitung mehr nützliche Chemikalien herstellen kann. Zum einen kann dies der Entwicklung Chinas helfen, zum anderen kann es zur globalen ökologischen und nachhaltigen Entwicklung beitragen."

Text von Wu Shiyun