Bio-rewolucja gotowa do skalowania

Przełomy w bioprodukcji mogą skierować amerykańską gospodarkę na nowe możliwości, które zmienią przemysł - i utrzymają naszą globalną konkurencyjność

Wyobraź sobie, że grillujesz stek wyhodowany w laboratorium na swoim tarasie — ale cegły są zrobione z bakterii. Goście na Twojej kuchni mają na sobie pasek w kształcie grzybka, klapki z alg lub płaszcz proteinowy. W międzyczasie ktoś podjeżdża w nowych oponach dmuchawca do swojego samochodu. Wszystko to może być możliwe dzięki rewolucji technologicznej, która szybko się rozwija.

Stany Zjednoczone od lat przewodzą badaniom nauk biologicznych, ale ostatnio osiągnęły punkt zwrotny. Sekwencjonowanie genów można teraz przeprowadzić tanio, podczas gdy postępy w edycji genów, zaawansowanych obliczeniach, bioinformatyce, automatyzacji i sztucznej inteligencji łączą się, aby przenieść to, co możemy zrobić z biologią, na nowy, zdumiewający poziom. Nasza zdolność do biologicznego budowania cząsteczek, materiałów i struktur ma wyzwolić przełomowe innowacje, które zastąpią przedmioty i produkty, których używamy dzisiaj. Niedawne badanie przeprowadzone przez McKinsey Global Institute szacuje, że nawet 60% fizycznych nakładów do światowej gospodarki mogłoby teoretycznie pochodzić z biologii.

Dział badań i rozwoju stworzył tę możliwość. Biomanufacturing to sposób, w jaki wprowadzamy tę rewolucję na skalę w dziedzinach przemysłowych, środowiskowych i społecznych. Korzyści mogą być ogromne:

· 4 biliony dolarów rocznie w globalnym wpływie gospodarczym, zgodnie z analizą McKinsey.

· Bardziej zrównoważone produkty, takie jak chemikalia, czystsze paliwa oraz towary i żywność produkowane w sposób zrównoważony.

· Innowacje na rzecz dekarbonizacji i rekultywacji środowiska.

· Przełomowe innowacje w opiece zdrowotnej, w tym naprawa tkanek i produkcja leków na żądanie.

· Możliwości gospodarcze dla wiejskich gospodarek rolnych.

· Nowe gałęzie przemysłu i nowe miejsca pracy.

Czas na skalowanie. Przypominając sobie początki rewolucji cyfrowej w latach 1990., technologia cyfrowa wkradała się do gospodarki, generując około 200 miliardów dolarów amerykańskiej wartości dodanej. Administracja Clintona wprowadziła ramy polityki wspierające rozwój i wdrażanie technologii i infrastruktury cyfrowej w sektorze prywatnym. Rewolucja cyfrowa przyspieszyła do stromego wspinania się po krzywej adopcji, a gospodarka cyfrowa wzrosła dziesięciokrotnie pod względem realnej wartości dodanej do ponad 2.5 bln USD w 2021 r. W miarę rozwoju rewolucji cyfrowej zmieniła ona ludzkie doświadczenia, gospodarkę, bezpieczeństwo narodowe, biznesu, komunikacji, całych branż i społeczeństwa — i nie zwalnia tempa.

W 2017 r. Rada ds. Konkurencyjności nawiązała współpracę z czterema amerykańskimi laboratoriami krajowymi w celu przeprowadzenia badania zatytułowanego „Postęp w nauce biologicznej w USA: wyzwania i możliwości w zakresie zrównoważonej energii, rekultywacji środowiska, rolnictwa XXI wieku, zdrowia człowieka i biomanufaktury”.„Celem partnerstwa i badań było wykorzystanie naszych lat badań i miliardów inwestycji w badania i rozwój w celu przejścia od laboratoriów i produkcji pilotażowej do dużych platform bioprodukcyjnych. Wezwaliśmy do strategicznego, agresywnego i skoordynowanego wysiłku USA w celu wykorzystania wielkiego potencjału bioprodukcji. Kroki te obejmowały:

· Przekraczanie granic bionauki i bioinżynierii, w tym badań i rozwoju oraz wzmacnianie naszych możliwości, takich jak stosowanie zaawansowanej informatyki i sztucznej inteligencji, aby napędzać szybko zmieniający się sektor.

· Łączenie innowacyjnej „doliny śmierci” — średnio 10 lat, które według Departamentu Energii potrzeba do pełnego skalowania bioprocesu — i przyspieszenie procesu innowacji. Aby skrócić ten czas o połowę, potrzebujemy stanowisk testowych i prototypów, aby przyspieszyć przekładanie nauki na zastosowania w produkcji pilotażowej, a także infrastruktury przemysłowej i łańcuchów dostaw, aby umożliwić bioprodukcję na dużą skalę.

· Rozwój wielodyscyplinarnej siły roboczej obejmującej nauki przyrodnicze i bioprzetwarzanie, chemikalia, bioinżynierię, informatykę i informatykę oraz produkcję bioprodukcyjną.

· Stworzenie jasnych, przejrzystych ścieżek regulacyjnych dla firm w celu wprowadzenia bioproduktów na rynek. Ponieważ bioaplikacje będą obejmowały szereg dziedzin — od żywności i leków, przez materiały i chemikalia, po rekultywację środowiska i produkty konsumenckie — krajobraz regulacyjny jest złożony, ale procesy muszą być wydajne, usprawnione i terminowe.

· Ustanowienie standardów dla paradygmatu bioprodukcji. Poręcze są potrzebne do promowania bezpieczeństwa biologicznego i bezpieczeństwa biologicznego oraz bezpieczeństwa środowiskowego i bezpieczeństwa pracy w całym cyklu życia bioproduktów. Musimy również poważnie porozmawiać o kwestiach etycznych, prawnych i społecznych, w tym o prywatności danych.

Ramy do skalowania. W ubiegłym roku Kongres i administracja Bidena uruchomiły wiele z tych działań poprzez ustawę CHIPS and Science Act z 2022 r. Ustawodawstwo upoważnia prezydenta do wdrożenia krajowej inicjatywy badawczo-rozwojowej w zakresie biologii inżynierskiej i nakazuje prezydentowi postęp w badaniach nad bioprodukcją poprzez badania interdyscyplinarne ośrodków, wspierają edukację i szkolenia oraz działają na rzecz krajowej sieci stanowisk testowych i działań weryfikacyjnych w celu podniesienia poziomu badań laboratoryjnych.

Ponadto we wrześniu prezydent Biden podpisał rozporządzenie wykonawcze nr 14081 w sprawie „postępu innowacji w dziedzinie biotechnologii i bioprodukcji”, ustanawiając ogólnorządowe podejście do rozwoju biotechnologii i bioprodukcji, kierowane przez asystenta prezydenta ds. bezpieczeństwa narodowego. Rozporządzenie wykonawcze wzywa do wzmocnienia i koordynacji federalnych inwestycji w badania i rozwój w zakresie bioprodukcji, wspierania ekspansji krajowej produkcji bioprodukcji, szkolenia siły roboczej oraz wyjaśnienia i usprawnienia przepisów. Nakazuje również agencjom federalnym, aby wykonywały swoją część, począwszy od badań i rozwoju, standardów lub rozwoju siły roboczej, a skończywszy na łagodzeniu zagrożeń dla bezpieczeństwa narodowego i ekonomicznego.

„Ponieważ biogospodarka rozwija się od produktów terapeutycznych do produktów towarowych, niezwykle ważne jest, abyśmy znacznie zwiększyli inwestycje w badania i rozwój w zakresie technologii platformowych, takich jak biologia syntetyczna i rozwój procesu skalowania opartego na danych, aby jeszcze bardziej skrócić czas od wejścia na rynek z laboratorium, ” powiedział Joe Elabd, wicekanclerz ds. Badań w systemie Texas A&M University. „Silny sojusz akademia-przemysł-rząd oraz sieć regionalnych centrów będą kluczowymi czynnikami umożliwiającymi osiągnięcie tego celu i wzmocnienie konkurencyjności Stanów Zjednoczonych”.

Ta krajowa polityka i ramy programowe mogłyby turbodoładować silnik innowacji sektora prywatnego, wrzucając biorewolucję na wyższy bieg i na szybki pas. Jednocześnie Chiny dążą do tego, by do 2035 r. ich biogospodarka znalazła się w światowej czołówce. Ich 14. pięcioletni plan rozwoju biogospodarki to rozbudowana strategia rozwoju głównych chińskich gałęzi przemysłu w czterech dziedzinach — biomedycynie, rolnictwie, bioprodukcji i bezpieczeństwie biologicznym — poprzez innowacje , uprzemysłowienie i polityka rządu. Wyścig konkurencyjny z naszym największym partnerem gospodarczym już trwa — nasze wysiłki to kroki we właściwym kierunku i musimy je rozwijać, a nie spocząć na laurach.

Ponieważ bioprodukcja obejmuje wiele sektorów i domen społecznych, nowe zdolności biologiczne w ogromnym stopniu zmienią gospodarkę, od produkcji, przez rolnictwo, po łańcuchy dostaw farmaceutyków, chemikaliów i produktów konsumenckich. Szybko przenieśliśmy się z laboratorium do bycia na progu rewolucji, z rzeczywistymi, codziennymi zastosowaniami, takimi jak wspomniane wcześniej gotowanie. Tworząc ścieżki — i inwestując — w celu ugruntowania się tych technologii, my i przyszłe pokolenia możemy czerpać korzyści i nadal wprowadzać innowacje.