Bio-revolúcia pripravená na škálovanie

Prelomové objavy v biovýrobe by mohli poskytnúť ekonomike USA nové možnosti, ktoré pretvoria priemysel – a udržia našu globálnu konkurencieschopnosť

Predstavte si, že na terase grilujete steak vypestovaný v laboratóriu – ale tehly sú vyrobené z baktérií. Hostia vo vašej kuchyni majú oblečený opasok s hubami, žabky na riasy alebo proteínový kabát. Medzitým si niekto obuje nové púpavové pneumatiky pre svoje auto. To všetko by mohlo byť možné vďaka technologickej revolúcii, ktorá rýchlo rastie.

Spojené štáty viedli biovedecký výskum už roky, no nedávno narazil na inflexný bod. Sekvenovanie génov sa teraz dá robiť nákladovo efektívne, zatiaľ čo pokroky v úprave génov, pokročilej výpočtovej technike, bioinformatike, automatizácii a umelej inteligencii sa zbližujú a posúvajú to, čo môžeme robiť s biológiou, na novú, ohromujúcu úroveň. Naša schopnosť vytvárať molekuly, materiály a štruktúry biologicky je nastavená na uvoľnenie prelomových inovácií, ktoré nahradia predmety a produkty, ktoré dnes používame. Nedávna štúdia McKinsey Global Institute odhaduje, že až 60 % fyzických vstupov do globálnej ekonomiky by teoreticky mohlo byť vyrobených biologicky.

Výskum a vývoj priniesol túto príležitosť. Biomanufaktúra je spôsob, akým prinášame túto revolúciu do rozsahu v priemyselných, environmentálnych a spoločenských oblastiach. Výhody môžu byť obrovské:

· 4 bilióny dolárov ročne v celosvetovom ekonomickom dopade podľa analýzy McKinsey.

· Udržateľnejšie produkty, ako sú chemikálie, čistejšie palivá a udržateľne vyrábaný tovar a potraviny.

· Inovácie pre dekarbonizáciu a sanáciu životného prostredia.

· Prelomové inovácie v oblasti zdravotnej starostlivosti vrátane opravy tkanív a výroby liekov na požiadanie.

· Ekonomické príležitosti pre vidiecke poľnohospodárske ekonomiky.

· Nové odvetvia a nové pracovné miesta.

Čas na škálovanie. Pri spomienke na začiatky digitálnej revolúcie v 1990. rokoch minulého storočia sa digitálne technológie vkrádali do ekonomiky a predstavovali približne 200 miliárd USD pridanej hodnoty v USA. Clintonova administratíva zaviedla politický rámec na podporu rozvoja a zavádzania digitálnych technológií a infraštruktúry v súkromnom sektore. Digitálna revolúcia sa zrýchlila do strmého stúpania po krivke prijatia a digitálna ekonomika vzrástla desaťnásobne v reálnej pridanej hodnote na viac ako 2.5 bilióna dolárov v roku 2021. Ako sa digitálna revolúcia stupňovala, zmenila ľudskú skúsenosť, ekonomiku, národnú bezpečnosť, obchod, komunikácia, celý priemysel a spoločnosť – a nespomaľuje sa.

V roku 2017 sa Rada pre konkurencieschopnosť spojila so štyrmi národnými laboratóriami USA na štúdii s názvom „Pokrok v biovede v USA: Výzvy a príležitosti v oblasti udržateľnej energie, environmentálnej nápravy, poľnohospodárstva 21. storočia, ľudského zdravia a biovýroby..“Účelom partnerstva a štúdie bolo zúročiť naše roky výskumu a miliardy investícií do výskumu a vývoja s cieľom posunúť sa z laboratórií a pilotnej výroby na veľké platformy biovýroby. Vyzvali sme k strategickému, agresívnemu a koordinovanému úsiliu USA zachytiť veľký potenciál biovýroby. Tieto kroky zahŕňali:

· Pokračovanie hraníc biovedy a bioinžinierstva vrátane výskumu a vývoja a posilňovanie našich schopností, ako je napríklad uplatňovanie pokročilých počítačov a AI na podporu rýchlo sa meniaceho odvetvia.

· Premostenie inovačného „údolia smrti“ – 10 rokov, ktoré ministerstvo energetiky v priemere uvádza, že je potrebné úplne škálovať bioproces – a urýchliť inovačný proces. S cieľom skrátiť tento čas na polovicu potrebujeme testovacie zariadenia a prototypové úsilie na urýchlenie prevodu vedy na aplikáciu do pilotnej výroby a priemyselnú infraštruktúru a dodávateľské reťazce, aby sme biovýrobu priniesli vo veľkom rozsahu.

· Rozvoj multidisciplinárnej pracovnej sily zahŕňajúcej biologické vedy a biospracovanie, chemikálie, bioinžinierstvo, dátovú a výpočtovú vedu a biovýrobu.

· Vytvorenie jasných, transparentných regulačných ciest pre firmy, aby mohli uvádzať na trh biologické produkty. Pretože bioaplikácie sa budú týkať rôznych oblastí – od potravín a liekov cez materiály a chemikálie až po sanáciu životného prostredia a spotrebné produkty – regulačné prostredie je zložité, ale procesy musia byť efektívne, zefektívnené a včasné.

· Stanovenie štandardov pre paradigmu biovýroby. Ochranné zábradlia sú potrebné na podporu biologickej bezpečnosti a biologickej bezpečnosti a na ochranu životného prostredia a bezpečnosti pri práci počas celého životného cyklu biologických výrobkov. Musíme tiež viesť seriózny rozhovor o etických, právnych a sociálnych otázkach vrátane ochrany osobných údajov.

Rámec na škálovanie. Minulý rok Kongres a Bidenova administratíva uviedli do pohybu mnohé z týchto akcií prostredníctvom zákona o CHIPS and Science Act z roku 2022. Legislatíva nariaďuje prezidentovi implementovať Národnú iniciatívu pre výskum a vývoj v oblasti inžinierskej biológie a nariaďuje prezidentovi, aby napredoval vo výskume biomanufaktúr prostredníctvom interdisciplinárneho výskumu. centrá, podporovať vzdelávanie a odbornú prípravu a pracovať na národnej sieti testovacích zariadení a aktivít zameraných na overenie koncepcie s cieľom pozdvihnúť laboratórny výskum.

Okrem toho v septembri prezident Biden podpísal výkonný príkaz 14081 o „pokroku v biotechnológiách a inováciách biovýroby“, ktorým sa ustanovuje celovládny prístup k pokroku v oblasti biotechnológie a biovýroby pod vedením asistenta prezidenta pre záležitosti národnej bezpečnosti. Výkonný príkaz vyzýva na posilnenie a koordináciu federálnych investícií do výskumu a vývoja v oblasti biovýroby, na podporu rozšírenia domácej biovýroby, školenia pracovnej sily a na objasnenie a zefektívnenie predpisov. Nariaďuje tiež federálnym agentúram, aby urobili svoju úlohu, od výskumu a vývoja, noriem alebo rozvoja pracovnej sily alebo zmierňovania hrozieb pre národnú a ekonomickú bezpečnosť.

„Keďže sa bioekonomika rozširuje z terapeutík na komoditné produkty, je dôležité, aby sme výrazne zvýšili investície do výskumu a vývoja pre platformové technológie, ako je syntetická biológia a vývoj škálovateľných procesov založených na údajoch, aby sme ešte viac skrátili čas potrebný na uvedenie laboratória na trh. “ povedal Joe Elabd, vicekancelár pre výskum v systéme Texas A&M University. „Silná aliancia medzi akadémiou, priemyslom a vládou a sieť regionálnych centier budú kľúčovým faktorom na dosiahnutie tohto cieľa a posilnenie konkurencieschopnosti USA.“

Tento vnútroštátny politický a programový rámec by mohol oživiť motor inovácií v súkromnom sektore a posunúť biorevolúciu na vyšší rýchlostný stupeň a do rýchleho pruhu. Zároveň sa Čína snaží posunúť svoje biohospodárstvo do popredia sveta do roku 2035. Jej 14. päťročný plán rozvoja biohospodárstva je prepracovanou stratégiou na napredovanie hlavných čínskych priemyselných odvetví v štyroch oblastiach – biomedicína, poľnohospodárstvo, biovýroba a biologická bezpečnosť – prostredníctvom inovácií. industrializácie a vládnej politiky. Konkurenčné preteky už prebiehajú s naším najväčším ekonomickým náprotivkom – naše úsilie je krokmi správnym smerom a musíme ich rozširovať a nedávať pokoj.

Pretože biovýroba zasahuje do mnohých sektorov a spoločenských oblastí, nové biologické schopnosti masívne pretvoria ekonomiku, od výroby cez poľnohospodárstvo až po dodávateľské reťazce pre liečivá, chemikálie a spotrebné produkty. Rýchlo sme sa presunuli z laboratória k tomu, aby sme boli na vrchole revolúcie, so skutočnými každodennými aplikáciami, ako je vyššie uvedené varenie. Vytvorením ciest – a investícií – pre uplatnenie týchto technológií môžeme my a budúce generácie profitovať a pokračovať v inováciách.