合成生物創業公司采用計算機行業的技術。
twist Bioscience是一家蒸蒸日上的生物科技創業公司,其首席執行官兼聯合創始人艾米莉?勒普勞斯特(Emily Leproust)是一名納米領域的實業家。“我會提醒Twist的每一個人,我們是一家制造企業。”她說,“我們制造DNA。”
Twist屬于新興的合成生物行業,活生物體是這一行業的產品,而生物實驗室就是產品的制造工廠。通過制造DNA分子鏈——根據生命的基本組成對其基因序列進行組裝——科學家們正在創造世界上從未出現過的有機體。這些新的生命形式絕對非常有用:生物學家已制造出能夠幫助排泄藥物的酵母細胞和能夠用于制造噴氣燃料的藻類。
然而,DNA組裝是一個艱苦的過程,并且需要專門人才來操作,勞動密集型屬性束縛了這一生機勃勃的商業領域的發展。現在,靈活的創業公司正競相模仿計算機芯片制造生產線技術,改進自動化DNA裝配線,就連亨利?福特大概都會引以為傲。隨著這些創新降低了DNA分子鏈的構建成本,這些企業家瞄準了低成本目標,并表示這將促進市場繁榮。今年將在舊金山總部開始商業運營的Twist Bioscience公司也是這場逐底競爭的主要競爭者。
遺傳物質由被稱為核酸堿基的分子構成;DNA堿基的4種類型分別由字母A、C、G、T代表。這些字母的排序便是一種代碼,指導一個生物體構建其細胞并發揮生命功能。人類的遺傳代碼大約為32億個堿基對,而用于烘焙和啤酒釀造的酵母的遺傳代碼則約為1200萬個堿基對。如果調整堿基對的順序,那么生命體的指令也會生變化。例如,合成生物學家們將所編寫的新代碼片段插入酵母的DNA中,使酵母菌生成歐米茄-3脂肪酸,這是一種在魚油補充劑或者一般從玫瑰中提取的芳香油里才能找到的物質。
構建一條DNA分子鏈并不復雜;實際上這在全世界的實驗室中都是一個很常規的步驟。但Twist公司的勒普勞斯特表示,這個步驟一般由人工進行,“微生物學是一項手工勞動。博士生一整天都在把液體從一個試管倒入另一試管里”。因此,她和其他聯合創始人們發明了一臺可以實現構建流程自動化的機器。
該機器的核心是一塊布滿1萬個小孔的硅片,這些小孔的蝕刻技術與經計算機芯片制造商改進的光刻技術相同。每個直徑600納米的小孔可以構建一條不同的DNA分子鏈。該機器能操作與博士生所做的“完全相同的化學過程”,勒普勞斯特說,“只是容器體積縮小到了后者的百分之一。”
Twist公司并不是要出售其機器,而是要銷售其DNA制造服務,其目標客戶是尋找有效新型基因改造的研究人員和創業公司。2015年,Twist公司開始為選定的客戶進行生產;今年該公司將全面開始商業運作。DNA組裝以每個堿基的成本為定價模型,勒普勞斯特表示,其公司每堿基10美分的起步價已經是業界中最優惠的了。但她現在的目標是2美分,她解釋說:“在這個價位,研究人員們才能顯著地擴大實驗規模,不再受DNA成本的限制。”目前,客戶一般訂購長度為300到1800個堿基的DNA分子鏈,勒普勞斯特說。
另一家位于舊金山的合成生物創業公司Zymergen向客戶提供的服務更多。該公司不僅能夠經濟地構建DNA片段,而且能把構建的DNA片段插入微生物中并監測結果。其首席科學家扎克?塞伯爾(Zach Serber)解釋說,這些結果可以啟發下一輪的DNA設計,讓客戶在尋找理想有機體時能夠實現快速迭代。“撒下一張大網后,當你發現一種能提高微生物表現的變異時,就可以加倍下注了。”塞伯爾說。
這些創業公司引發了針對以“有機體生產線”為基礎的合成生物行業的熱烈討論。但DNA批量生產的前景并沒有打動羅布?卡爾森(Rob Carlson),這位BioEconomy Capital風險基金的生物技術咨詢顧問兼常務理事。“我并不理解這種商業模式。”他說。
卡爾森懷疑,低廉的DNA組裝會導致大量以微生物營利為經營理念的創業公司涌現。“所以,你可以制作、測試更多的DNA——但那并不是困難的部分。”他說,“從試管到實驗室規模再到商業規模,那才是90%的成本所在。”比如,對于一家圍繞可制藥的酵母而開展業務的創業公司來說,它必須能夠管理大量盛有微生物的容器罐。降低DNA制造這一初始步驟的成本只能給該公司省點零用錢,卡爾森這樣說道:“多棒啊,周五他們有零花錢買啤酒或多買點披薩了。”
作者:Eliza Strickland