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Dans le laboratoire de biologie synthétique d’Arzeda, où des ingrédients industriels sont brassés comme de la bière – Newstrotteur

(Newstrotteur Photo / James Thorne)

Alexandre Zanghellini Je ne peux m’empêcher de penser à ce qui fait le monde qui l’entoure. Assis dans une salle de conférence, Zanghellini considéra la peinture sur les murs, la table, les stores, les chaises en plastique. C’est tout le pétrole.

«Le monde entier est fabriqué à partir de pétrole. Nous ne le réalisons tout simplement pas », a-t-il déclaré.

Le travail de Zanghellini, en tant que PDG de la société de biologie synthétique basée à Seattle Arzeda, est de reconsidérer la façon dont nous fabriquons les molécules de base qui entrent dans tout et dans le monde humain. Et il a un parti pris pour les processus qui utilisent des organismes vivants. «Les outils de la biologie, les protéines, sont meilleurs en chimie que les chimistes», a-t-il déclaré.

Si Amazon est «le magasin de tout», Arzeda est une sorte de laboratoire. La start-up utilise la biologie synthétique pour fabriquer des ingrédients industriels – des molécules pouvant aller de l’engrais aux vêtements en nylon – avec une équipe de 35 personnes composée de scientifiques et d’ingénieurs informaticiens.

Ce qui est en jeu, c’est l’avenir de la façon dont les gens fabriquent des objets de tous les jours dans un monde qui ne dépend pas du pétrole. L’approche contrarian a aidé les conglomérats de produits chimiques d’Arzeda et les startups respectueuses de l’environnement à devenir des clients. Mais il fait également face à la concurrence de l’industrie chimique et de sociétés de biologie synthétique mieux financées telles que Ginkgo Bioworks et Zymergen.

Zanghellini a formé la société à l’Université de Washington. Institut pour la conception des protéines, un département dirigé par le professeur David Baker, également responsable de la filature de Cyrus Biotechnology, PvP Biologics et A-Alpha Bio.

Le défi d’Arzeda est de prouver que les cellules peuvent vraiment surpasser les chimistes en rendant les intrants industriels plus propres, plus rapides, moins chers et à plus grande échelle.

Brewing avec apprentissage automatique

Arzeda PDG Alexandre Zanghellini. (Newstrotteur Photo / James Thorne)

La métaphore de Zanghellini pour expliquer le processus d’Arzeda consiste à brasser de la bière.

La société utilise un groupe de cellules (orge et houblon) et les soumet à une série de processus naturels utilisant des enzymes (étapes de maltage, de brassage et de fermentation) pour créer quelque chose de nouveau (bière). Arzeda utilise également de puissants algorithmes d’apprentissage automatique pour élaborer de nouvelles recettes (le maître brasseur).

Lors d’une récente visite du laboratoire d’Arzeda, Zanghellini a expliqué qu’il modifiait la façon dont nous fabriquons des produits dérivés de produits chimiques, qui tendent à être des molécules qui:

  • N’existez pas, mais pourrait être utile
  • Sont nuisibles à produire
  • Ne peut être trouvé qu’en petites quantités

La méthode d’Arzeda avait séduit divers secteurs. La société basée à Seattle a travaillé avec DuPont Pioneer sur des enzymes améliorant les performances des semences. Elle a mis au point un processus utilisant des cellules plutôt que du pétrole pour créer les blocs de construction en nylon d’Invista, une filiale de Koch Industries. Amyris, le fabricant de produits de beauté durables, a travaillé avec Arzeda sur un parfum.

La startup a également reçu des fonds de plusieurs organisations gouvernementales, notamment la National Science Foundation, l’USDA, la DARPA et le Department of Energy.

(Newstrotteur Photo / James Thorne)

Si vous perdez votre sommeil en raison du génie génétique, cela ressemble probablement à un cauchemar. Le personnel semble avoir un sens de l’humour à propos de tout le bricolage avec la technologie de la vie. Au cours de la visite, une pancarte sur le comptoir de la cuisine indiquait «Bienvenue à Arzeda! 7 jours sans zombies. ”

Les scientifiques ont souligné que les outils de la biologie synthétique pourraient être utilisés pour créer des armes biologiques. De plus, les environnementalistes pourraient s’opposer à des partenariats avec Koch Industries et DuPont, qui représentent l’industrie même de la chimie qu’Arzeda espère perturber.

Mais Zanghellini, qui a fondé la société en 2008 aux côtés de Drs. Eric Althoff, Daniela Grabs et David Baker, insistent sur le fait que la biologie synthétique pourrait être une force pour le bien.

"Cette technologie est vraiment applicable à une grande variété de produits", a-t-il déclaré. "Nous avons décidé d’avoir un impact positif, qu’il s’agisse de durabilité, de performance ou de produits de meilleure qualité."

Concevoir des protéines dans le nuage

Le siège social d’Arzeda est niché dans une série d’ateliers de réparation automobile dans le quartier Interbay de Seattle. Derrière le bâtiment se trouve un réseau de voies ferrées où les fuselages de Boeing attendent d’être transportés. Le réglage semble déplacé pour une entreprise de biotechnologie jusqu’à ce que vous réalisiez qu’Arzeda est fondamentalement une entreprise industrielle.

Le bureau est divisé en deux étages: les scientifiques sont au rez-de-chaussée et les ingénieurs et l’équipe commerciale sont à l’étage. Les ingénieurs, qui représentent environ un tiers du personnel, travaillent sur un plancher ouvert donnant sur le laboratoire situé au-dessous.

(Newstrotteur Photo / James Thorne)

Les algorithmes d’Arzeda imaginent des méthodes pour lancer des protéines sur les cellules afin de créer un ingrédient moléculaire, transformant ainsi les cellules en usines microscopiques – ce qui est exactement ce qu’elles sont.

Les sauts considérables dans notre capacité à séquencer et à comprendre la génétique ont contribué à rendre Arzeda possible. Mais les développements dans le cloud computing et l’apprentissage automatique sont tout aussi importants.

Yih-En (Andrew) Ban, Vice-président de l’informatique chez Arzeda, a tenté d’expliquer l’ampleur des calculs mathématiques utilisés dans les algorithmes de la société. "Nous examinons 20 fois la puissance de" N ", où" N "est la longueur de la séquence protéique."

Ban m’a dit que les protéines peuvent être composées de centaines d’acides aminés, mais il devait être évident que je ne comprenais pas le point mathématique. Zanghellini a déclaré: «Il y a plus de séquences combinatoires ici qu’il n’y a d’atomes dans l’univers."

Le processus d’Arzeda fonctionne un peu à l’aide de Google Maps. Il ne montre pas seulement un itinéraire, mais plusieurs. «Nous pouvons trouver des raccourcis pour activer un nouvel itinéraire», a déclaré Rudesh Toofanny, Directeur de la conception des voies métaboliques par Arzeda.

Les options sont importantes parce que la biologie est difficile. Tous les processus imaginés par les ordinateurs ne fonctionneront pas, mais les algorithmes s’améliorent avec le temps.

Arzeda s’appelle «la société de conception de protéines», mais la conception n’est que la première étape. Une fois que les ingénieurs ont mis au point une méthode pour fabriquer une molécule, les scientifiques du rez-de-chaussée doivent la tester.

ADN Homebref

Une fois en bas, avec une blouse de laboratoire surdimensionnée et des lunettes de protection, l’équipe explique à quel point notre capacité de bricoler l’ADN est arrivée.

Pour commencer, si vous voulez créer vos propres gènes, vous pouvez commander un plateau de fragments d’ADN en ligne. Et si vous souhaitez organiser ces fragments pour créer le gène de votre choix, vous pouvez utiliser un robot qui assemble soigneusement l’ADN en utilisant de l’énergie sonore.

Rien de tout cela n’est bon marché, pas plus que les spectromètres de masse que la société utilise pour tester ses protéines de synthèse. Arzeda recueilli plus de 15 millions de dollars en 2017, ce qui lui a permis de construire le laboratoire, entre autres investissements.

Arzeda se concentre sur les protéines car ce sont les abeilles ouvrières du monde cellulaire qui changent constamment la composition chimique de leur environnement. Vous digérez les aliments et combattez les infections avec des protéines. Les protéines sont présentes dans la plupart des produits biologiques, une classe de médicaments représentant un tiers des nouveaux médicaments approuvés par la FDA l’année dernière.

Arzeda utilise la fermentation pour fabriquer davantage de cellules qu’elle a créées. (Newstrotteur Photo / James Thorne)

Il y a beaucoup d’essais et d’erreurs, mais Arzeda dit qu’elle peut concevoir, fabriquer et tester 10 000 protéines par semaine. Une fois que la société a une séquence gagnante, il est temps de brasser.

À ce stade, la métaphore de la bière devient réalité. Les cellules manipulées sont nourries et laissées à fermenter. Plutôt que de produire de l’alcool, ils créent des ingrédients destinés aux produits industriels.

La dernière étape, appelée traitement en aval, est l’intervention de la chimie. Les chimistes d’Arzeda transforment la «bière» en un produit utilisable. Ils doivent également convertir la méthode maison-brassée en une méthode industrielle, ce qui est essentiel pour réduire les coûts.

Pour réussir, Arzeda doit créer des processus aussi peu coûteux que ceux utilisés dans l’industrie chimique. Il y a des années, les efforts visant à utiliser la biologie synthétique pour créer des biocarburants à partir d’algues ont attiré de nombreux investissements de démarrage. ensuite la bulle a éclaté, la plupart de ces entreprises ont disparu et les investisseurs sont devenus méfiants.

Arzeda a l’intention d’éviter ce destin en s’attaquant à des molécules de valeur supérieure ou que les entreprises sont disposées à payer pour développer. Les contrats de développement d’Arzeda avec de telles sociétés impliquent des redevances qui pourraient être lucratives si le processus prenait son essor.

Zanghellini, de son côté, semble obsédé par la démonstration de la suprématie des cellules.

«Pendant 150 ans, nous avions deux possibilités: fabriquer du pétrole et le fabriquer avec de la chimie», a-t-il déclaré. "Nous posons maintenant la question suivante:" Pouvons-nous produire de meilleures molécules avec la biologie plutôt que la chimie? "

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