Bioteknologi

Biofoundry-revolutionen: Programmering af liv som en fabrik

mm
Udgivet den
Opdateret den
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google

Skiftet fra kemi til biologiske fabrikker

Hvordan digital kode erstatter syntetiske kemikalier

Så snart de tidlige videnskabsfolk begyndte at forstå, at den materielle verden omkring dem bestod af separate, rene komponenter, begyndte de at arbejde på at forstå den bedre. De tidlige alkymisters indsats banede vejen for oplysningstidens videnskabsfolk og den tidlige moderne periode, hvor de opdagede de separate grundstoffer og biologiens grundlag: celler, DNA osv.

Samtidig skabte kemisk industri den tidlige farmaceutiske industri ved at bruge syntetiske kemiske lægemidler til at ændre biologiske processer hos patienter, som f.eks. at bruge salicylsyre (aspirin) til at sænke feber.

Efterhånden blev de kemikalier, der blev brugt i medicin og industri, stadig mere komplekse. Men i høj grad gør en mere kompleks molekyle det sværere at syntetisere den ved kunstige kemiske metoder. For de mest komplekse proteiner eller biokemiske forbindelser bliver det direkte umuligt.

Derefter gjorde bioengineering det muligt at producere billig og sikker insulin, væksthormon, antistoffer osv. ved hjælp af GMO-mikrober, hvilket skabte bioteknologi som et beslægtet, men separat felt fra farmaceutisk industri.

Dette var en enorm revolution inden for biokemi og medicin, som pludselig gjorde rigelige og billige at producere forbindelser, der tidligere var ekstremt dyre eller umulige at skaffe.

I dag konvergerer mange nye teknologier (big data, AI, automatisering, præcis genetisk engineering, avanceret analyse osv.) for at åbne en ny æra inden for biosciences: biofoundry-revolutionen.

Udover naturen: Omdesign af organismer til industri

Biotek-æraen var præget af brugen af kunstige genetiske modificeringer for at få mikroorganismer til at producere ønskede biomolekyler, typisk medicinske produkter. Dette har vist sig at være yderst profitabelt, da mange af disse molekyler enten er livsreddende eller højt værdifulde produkter, som tidligere kun kunne høstes i små mængder ved høje omkostninger.

Dette har dog den iboende begrænsning, at man kun kan kopiere, hvad der allerede findes i levende organismer. Men den dag i dag er produktionen af mange materialer og nyttige molekyler afhængig af kemikalier fremstillet kunstigt ved brug af giftige eller kulstofudledende metoder.

Så mens det er vigtigt at ændre vores energisystem gennem elbiler, batterier og vedvarende energi, er det lige så vigtigt at finde grønnere alternativer til kemisk produktion for at løse de fleste af de moderne verdens problemer: plastforurening, klimaforandringer, bæredygtigt landbrug, forureningsfri industriel produktion, biosecurity, uhelbredelige sygdomme, regenerativ medicin, levetidsbehandlinger osv.

Og til alle disse problemer bliver der nu implementeret en løsning: biofoundry-modellen.

Hvordan biofoundry-modellen fungerer: En teknologisk konvergens

Multiomics, CRISPR og fremkomsten af “Bio-kodning”

I de senere år har forståelsen af biologi og genetik gjort enorme fremskridt. De centrale dele bygger på nogle få nye teknologier.

Den første er sekventering og genomik, som er blevet så billig, at den kan udføres rutinemæssigt for mindre end $1.000 pr. organisme.

Den kombineres nu med mange andre “-omics” (transkriptomik, proteomik, metabolomik, epigenomik, mikrobiomik, rumlig biologi) for at skabe multiomics, en holistisk forståelse af alle de flere lag af kompleksitet i levende organismer.

En anden ny teknologi er CRISPR, en ny metode til genredigering opdaget i 2012, som siden da er blevet den mest kraftfulde måde at redigere gener i alle typer organismer, herunder til at kurere sjældne sygdomme.

Endelig har fremkomsten af big data, AI og andre former for avanceret analyse givet biologer værktøjerne til at behandle og forstå den dataflod, som multiomics har skabt.

Når de bringes sammen, opstår en helt ny kapacitet.

Kombinationen af enorme mængder data fra ægte biologisk multiomics med AI-analyse betyder, at hele processen med at skabe komplekse molekyler kan kortlægges, modelleres og endda fuldt simuleres in silico. Dette åbner muligheden for at teste virtuelt tusinder af muligheder eller skabe helt nye proteiner fra bunden med nye egenskaber.

Og takket være CRISPR har det aldrig været hurtigere, mere præcist eller lettere at overføre disse idéer til rigtige mikroorganismer eller planter, hvilket forvandler dem til velkontrollerede biologiske fabrikker, eller “biofoundries”, en undersektion af syntetisk biologi.

Da DNA i bund og grund er en biologisk kode, gør letheden ved at fremstille GMO’er og designe nye biosystemer biologi meget lig computerkodning.

“Tænk på en celle. Den er lidt som en lille maskine, der kører på digital kode, meget lig en computer, bortset fra at koden i dette tilfælde – i stedet for nuller og enere – er A’er, T’er, C’er og G’er. Så syntetisk biologi er programmering af celler, som vi programmerer computere, ved at ændre DNA‑koden indeni dem. Vi er på en måde celleprogrammører på kontrakt. Vores job er at få cellen til at gøre, hvad vores kunder ønsker.”
Jason Kelly – Ginkgo Bioworks (DNA ) CEO

Fra plast til parfume: Hvad biofoundries kan bygge

Mange af de kemikalier, der i dag produceres af den kemiske industri, kunne i teorien erstattes af biologisk fremstillede metoder. Enten med den samme molekyle produceret af levende organismer, eller med erstatninger med lignende egenskaber.

For eksempel producerer jordmikroorganismer og planter rutinemæssigt i små mængder gødning, ethanol eller ethylen, alle molekyler der i dag masseproduceres af den kemiske industri. Så en højere udbytte eller billigere produktion af en levende organisme kunne have en meget lavere CO2‑påvirkning.

Et andet mål er at reducere afhængigheden af fossile brændstoffer ved at producere polymerer, herunder tekstiler og plast (1,4-Butandiol, 1,3-Propanediol, polyhydroxyalkanoater, polylactid osv.) gennem biologiske metaboliske veje.

Højt værdifulde dufte, aminosyrer, vitaminer, silke, smagsstoffer som vanillin og kosmetiske ingredienser som squalane eller hyaluronsyre kunne også masseproduceres naturligt til en billig pris, i det mindste i teorien.

Og naturligvis kan mange nyopfundne biologiske molekyler danne syntetiske vacciner, kræftbehandlinger, alternative protein- og fødekilder (dyrket kød osv.).

Endelig kan helt nye produkter produceres på denne måde. For eksempel kan svampemycelium skabe et levedygtigt alternativ til læder og andre tekstiler. Eller kan kulstofemissioner direkte genanvendes til nyttige produkter, før de overhovedet når atmosfæren.

Forsknings‑som‑en‑tjeneste forretningsmodel

Opbygning af synergier

Selvom teknologien til dette er moden, er det i praksis ikke så enkelt at omskrive hele metabolismen i en virkelig levende organisme, mens den stadig forbliver produktiv.

Derfor er en voksende tendens at outsource denne opgave til specialiserede virksomheder, der har udstyret, ekspertisen og det rette biologiske materiale til at gennemføre den. Denne “Research-as-a-Service”-model, også undertiden kaldet “organisms-on-demand”, gør det muligt for forskellige projekter og koncepter at hjælpe hinanden på tværs af områder.

For eksempel kan en mikroorganisme, der tidligere blev udviklet til at absorbere kulstofemissioner, også bruge dette kulstof til at producere ethylen, en vigtig forløber for utallige kemiske syntesereaktioner. Men et firma fokuseret på CO₂‑kreditter ville ikke have umiddelbar brug eller erfaring med ethylen, mens et kemisk firma måske ikke har en kulstofkilde til rådighed. Ved at bruge den samme biofoundry‑entreprenør kan de to virksomheder udvikle synergier og gøre processen mere effektiv.

Tilsvarende kan en ny optimeret metode til genetiske modificeringer anvendes til dusinvis af forskellige anvendelser, hvilket amortiserer omkostningerne til F&U på et bredere udvalg af projekter.

Ginkgo Bioworks: “DNA’et” i syntetisk biologi

Ingen virksomhed har været mere i frontlinjen af “organisms-on-demand” end Ginkgo Bioworks. Fra sin grundlæggelse i 2008 af fem MIT‑forskere var virksomheden dedikeret til at producere GMO‑bakterier til industrielle anvendelser, hvor bioteknologi, som normalt er fokus for sådan aktivitet, kun var en sekundær tanke.

Ginkgo var det første biotekfirma, der deltog i det berømte Y Combinator‑acceleratorprogram i 2014. Virksomheden gik på børsen i 2021 gennem en SPAC‑fusion og sikrede sig NYSE‑tickeret DNA, som tidligere blev brugt af biotek‑pioneren Genentech (før deres opkøb af Roche).

DNA Prisdiagram

Siden da har Gingko Bioworks udviklet sig til en nøglepartner for mange industrielle, farmaceutiske og landbrugskorporationer.

  • Programmerbare mikrober til tarmsygdomme.
  • Bioremediering af mikroplastik.
  • RNA‑terapier & vacciner.
  • Genanvendelse af affald og forurenende stoffer.
  • Kontrol af kritiske sojabønnesygdomme i Brasilien.
  • Erstatning af kvælstofgødning med bakterier
  • Cannabinoider.
  • Optimeret fremstilling af biologika & peptider
  • Produktion af aktive farmaceutiske ingredienser (API) gennem opskaleret biokatalyse og fermentering.
  • Molekylære diagnostiske løsninger via en proprietær enzymdatabase og ekspert‑enzymdesignere.
  • Cellet terapi & genredigering.

Gingkos pivot: Salg af biosecurity til autonome laboratorier

Salg af biosecurity‑forretningen

Under COVID‑pandemien udvidede Gingko hurtigt sin biosecurity‑forretning, en aktivitet der overvåger biologiske risici, primært for regeringer. Den udviklede sig derefter til en end‑to‑end bioradar‑platform.

Den forretning leverede uvurderlige fordele under pandemien gennem vores statslige og nationale testprogrammer og resulterede i en top‑årlig omsætning på over $300 millioner. Vi var stolte af at hjælpe med at åbne over 5.000 skoler landsdækkende.

Denne aktivitet er dog relativt adskilt fra resten af Gingko Bioworks‑projekterne. Derfor har ledelsen besluttet at sælge den til et konsortium af investorer, der danner en ny selvstændig privat enhed kaldet Tower Biosecurity, og Gingko vil stadig beholde en 20 % ejerandel.

Fra serviceudbyder til højt‑værdige partnerskaber

“Organism‑on‑demand”-aktiviteten er i øjeblikket kernen i virksomhedens forretning, med den største segment inden for fødevarer & landbrug samt pharma & biotech. Den har dog oplevet fald i omsætning mellem Q4 2024 og Q4 2025 på grund af et generelt fald i investeringer i bioteknologi i denne periode.

Dette segment har lidt under en relativ usikkerhed omkring sin forretningsmodel. Oprindeligt planlagde Gingko kun at levere forskningskapaciteten som en ren service med fast pris og klart slutpunkt. Dette gjorde Gingko ekstremt populær som forskningspartner.

Dette betød dog også, at der ikke var nogen resterende royalties eller ekstra indtægter, når projektet var afsluttet, hvilket betød, at Gingko sad fast i en endeløs løbebånd af nye projekter, hvor den teknologiske kunnen ikke rigtig omsatte til indtægter.

Siden da er de begyndt at udvikle nye organismer mere med en partnerskabsstruktur. For eksempel leveringen af en vigtig milepæl i et projekt med Merck, hvilket førte til en udbetaling på $9 millioner i Q4 2024 og større betalinger senere i fase 2 af projektet.

Behovet for at omstrukturere for mere likviditet blev taget alvorligt af virksomheden fra den anden side af ligningen, med en kraftig indsats for at reducere cash‑burn, som faldt med 73 % det seneste år. Samtidig har virksomheden ingen væsentlig gæld, hvilket yderligere reducerer finansielle risici.

Fremkomsten af det modulære, autonome robotlaboratorium

Hvis celleengineering var virksomhedens tidligere fokus, ligger dens fremtid nu i at bruge AI og egne automatiserede laboratorier til at reducere omkostninger og forbedre oprettelsen af nye biofoundries.

Automatiserede laboratorier er en teknologi, som Gingko har arbejdet på i et stykke tid, da de fleste opgaver i biolaboratorier stadig er gentagne og kedelige manuelle opgaver, som ofte optager størstedelen af tiden for en arbejdsstyrke med kandidat‑ og ph.d.-grader.

For at ændre denne metode har de skabt en automatiseret modulær platform, der kan udføre laboratorieopgaver som cellekultivering, kemikalietransfer, mikroskopisk analyse osv. uden menneskelig indgriben.

Den vigtigste egenskab ved dette design er dets modularitet. Hver kan derefter forbindes med en anden for at skabe en slags “samlingskæde” til videnskabelige eksperimenter og bioanalyser.

Denne løsning kombineres med et softwaretilbud, der skaber en fleksibel løsning, som kan tilpasses og modificeres på blot dage eller timer, i modsætning til mere stive forskningsinfrastrukturer, der kræver måneder med omkostningsfuld omkonfiguration for nye projekter.

Denne kombination giver både den fleksibilitet, der er nødvendig for forskning (sammenlignet med masseproduktion), men også den automatisering, der er nødvendig for at fremskynde forskning og reducere omkostninger, da det automatiserede laboratorium kan arbejde hurtigere end et menneske og 24/7.

Gingko planlægger at tilbyde denne teknologi i to formater:

  • “Byg dit eget laboratorium”, hvor de fremstiller og servicerer de automatiserede laboratoriemoduler, men den daglige drift og ejerskab tilhører kunden.
  • Adgang til Ginkgos eget frontlinje‑autonome laboratorium via direkte kontrakt på tjenesten.

Datapunkt: Generering af 10.000 eksperimenter på uger

Mens automatiseringstilbuddet genererer de biologiske data, behandler Datapoint dem til nyttige indsigter.

Det centrale element er den hurtige generering af data, der kan vejlede videre hypoteser, samt den hurtige iteration af nye eksperimenter for at holde fremdriften.

Med denne tjeneste kan Ginkgo levere data, der fuldstændigt tilhører kunden, hvilket er en konkurrencemæssig fordel i partnerskaber med andre biotech‑ eller farmaceutiske virksomheder.

Data kan genereres på så lidt som 3 uger, med over 10.000 in‑vitro kemiske og genetiske forstyrrelser i hver celletype, samt et bredt udvalg af analytiske metoder til at studere resultaterne.

Det samme system kan bruges til hurtig generering af nye antistoffer, en type molekyle, der hurtigt bliver et nøglemedikament inden for onkologi og andre medicinske områder. Ginkgo kan screene op til 2.400 forskellige antistoffer parallelt takket være en automatiseret vådlaboratorie‑infrastruktur til en værdi af $1 milliard.

AI‑drevet bioresearch

Gingko indgik et partnerskab med OpenAI for at bruge ChatGPT 5 i forbindelse med bioresearch. Det rapporterede en drastisk forbedring i produktiviteten.

Virksomheden rapporterer, at systemet reducerede omkostningerne til cellefri proteinsyntese‑reaktioner med 40 % i forhold til state‑of‑the‑art, mens der blev kørt 36.000 eksperimentelle betingelser på tværs af seks iterative cyklusser.

Menneskelig involvering var primært begrænset til reagensforberedelse, ind‑ og udlæsning samt systemovervågning, mens eksperimentelt design, udførelse, datafortolkning og hypotesegenerering blev håndteret af det GPT‑5‑drevne autonome laboratorium.

Modellen er blevet frigivet som open source, og den AI‑forbedrede cellefri reaktionsblanding kan bestilles af det videnskabelige samfund, hvilket gør Gingko til et vigtigt open source‑forskningsværktøj for forskere verden over.

Gingko blev også tildelt $47 millioner af den amerikanske regering for at udvikle en stor forskningsfacilitet til Genesis‑missionen, et 32.000‑kvadratfod‑område kendt som Microbial Molecular Phenotyping Capability (M2PC). Det vil huse over 100 automatiserede analytiske instrumenter og forventes at være fuldt operationelt for globale forskere inden 2030.

Teamet vil udnytte avanceret AI til at afkode protein‑ og pathways‑funktion, automatisere data‑generering og -indsamling samt integrere DOEs eksperimentelle og supercomputing‑systemer med biotech‑ og AI‑virksomheder.

Det langsigtede udsyn: Er Ginkgo endelig profitabel?

Fra skaberen af biofoundry‑forretningsmodellen og en vigtig aktør inden for biosecurity, genopfinder Gingko sig nu som en leder inden for automatisering af biologisk forskning og som en nøglepartner i AI‑drevet F&U‑teknologi.

Når biologi møder AI, vil mange industrielle processer gradvist blive erstattet af grønnere bioprocess‑alternativer, der er CO₂‑neutrale, ikke‑giftige og billigere. I denne fremtidsvision er livsformer lige så programmerbare som computerkode, men endnu mere indflydelsesrige i den virkelige verden.

Dette udgør en enorm mulighed for Gingko Bioworks, enten for det projekt, de allerede arbejder på, eller for at deres automatiserede laboratoriedesign bliver en standard for de fleste forskningsteams på længere sigt.

Kombineret med en forbedring af deres celle‑engineering‑forretningsmodel (med flere royalties og mere retfærdige indtægtsdelingsaftaler) bør dette hjælpe med at gøre Gingko profitabel i de kommende år.

(Du kan også læse mere om andre syntetiske biologi‑virksomheder i “Top 5 Synthetic Biology Public Companies”)

Seneste Gingko Bioworks (DNA) aktienyheder og udviklinger

mm

Jonathan er en tidligere biokemisk forsker, der arbejdede med genetisk analyse og kliniske forsøg. Han er nu aktieanalytiker og finansskribent med fokus på innovation, markedscyklusser og geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.