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Ginkgo Bioworks (DNA): Construyendo Vida a Pedido
Una Nueva Era para la Biotecnología
Con el tiempo, el conocimiento sobre medicina y biotecnología ha evolucionado en fases sucesivas e importantes. Al principio, se trataba principalmente de comprender los procesos bioquímicos naturales. Luego, los fármacos químicos sintéticos comenzaron a alterar estos procesos. Después, la bioingeniería permitió la producción mediante microbios modificados genéticamente de insulina, hormona de crecimiento y otros productos baratos y seguros, etc.
Hoy, muchas tecnologías están convergiendo para abrir otra era de las biociencias: Big data, IA, automatización, ingeniería genética precisa, análisis avanzados, etc.
Esta fase de organismos y terapias recién diseñados no solo corrige o replica lo que la naturaleza creó, sino que crea desde cero capacidades totalmente nuevas. Esto podría ser una herramienta radical para resolver la mayoría de los problemas del mundo moderno: contaminación plástica, cambio climático, agricultura sostenible, producción industrial no contaminante, bioseguridad, enfermedades incurables, medicina regenerativa, tratamientos de longevidad, etc.
Gestionar este conjunto de tecnologías completamente nuevo, además de la ya compleja infraestructura de investigación médica, ensayos clínicos o instalaciones industriales, puede ser difícil, incluso para los líderes del sector.
Por eso están surgiendo empresas especializadas que ofrecen su experiencia como servicio mediante “Research-as-a-Service” o “organismos bajo demanda”, nuevas formas de oferta. Y liderando este sector emergente está una empresa: Ginkgo Bioworks.
(DNA )
Los Orígenes de Ginkgo Bioworks
La empresa fue fundada en 2008 por cinco científicos del MIT, para producir bacterias modificadas genéticamente para aplicaciones industriales. La idea central era que la mayoría de los proyectos que utilizan microorganismos modificados deben repetir por separado los mismos pasos antes de alcanzar un producto utilizable.
En cambio, una empresa como Ginkgo podría realizar estos pasos una sola vez y luego licenciar múltiples productos a partir de esta base tecnológica y biológica común.
Piensa en una célula. Es como una pequeña máquina que funciona con código digital, muy similar a una computadora, excepto que en este caso el código—en lugar de ceros y unos, son A, T, C y G.
Así que la biología sintética es programar células como programamos computadoras, cambiando el código de ADN dentro de ellas. Somos como programadores de células a sueldo. Nuestro trabajo es hacer que la célula haga lo que nuestros clientes desean.
Ginkgo fue la primera empresa de biotecnología en unirse al famoso programa de aceleración de startups Y Combinator en 2014 y en un momento fue una de las mayores empresas biotecnológicas privadas del mundo, valorada en 4.200 millones de dólares en 2019.
La empresa salió a bolsa en 2021 mediante una fusión con una SPAC y logró asegurar el ticker de NYSE DNA, previamente perteneciente al pionero biotecnológico Genentech (antes de su adquisición por Roche).
Servicios e Infraestructura Únicos de Ginkgo
Automatización de Ginkgo
Un punto de venta original de Ginkgo ha sido que genera datos biológicos de forma automatizada y consistente.
Esto es un desarrollo crucial para la biotecnología, ya que estudios difíciles de replicar o comparar han plagado la industria y cualquier intento tentativo de sistematizar descubrimientos científicos.
La automatización, en lugar de un laborioso y lento trabajo manual por investigadores con doctorado, también es necesaria para mantener el control de los costos.
Para resolver estos problemas, la empresa desarrolló los Carros de Automatización Reconfigurables (RACs), un bloque modular para crear biolabs automatizados, con brazos robóticos, conexión inalámbrica y ranuras modulares para dispositivos analíticos.
Fuente: Ginkgo Bioworks
Luego pueden conectarse entre sí para crear una especie de “cadena de ensamblaje” para experimentos científicos y bioanálisis.
Fuente: Ginkgo Bioworks
Esta solución se combina con una oferta de software, creando una solución flexible que puede adaptarse y modificarse en solo días u horas, en comparación con infraestructuras de investigación más rígidas que requieren meses de costosa reconfiguración para nuevos proyectos.
Ginkgo Datapoint
Mientras la Automatización genera los datos biológicos, Datapoint los procesa en ideas útiles.
El elemento clave es la generación rápida de datos que pueden guiar hipótesis posteriores, y la iteración veloz de nuevos experimentos para seguir avanzando.
Fuente: Ginkgo Bioworks
Con este servicio, Ginkgo puede proporcionar datos que pertenecen completamente al cliente, lo que constituye una ventaja competitiva para asociaciones con otras empresas biotecnológicas o farmacéuticas.
Los datos pueden generarse en tan solo 3 semanas, con más de decenas de miles de perturbaciones químicas y genéticas in vitro en cada tipo de célula, y una amplia variedad de métodos analíticos disponibles para estudiar los resultados.
El mismo sistema puede usarse para la generación rápida de nuevos anticuerpos, un tipo de molécula que se está convirtiendo rápidamente en un medicamento clave en oncología y otros campos médicos. Ginkgo puede analizar hasta 2.400 anticuerpos diferentes en paralelo, gracias a una infraestructura de laboratorios húmedos automatizados valorada en 1.000 millones de dólares.
Fuente: Ginkgo Bioworks
Por último, esta tecnología también puede usarse para generar y probar nuevas secuencias de ARNm muy rápidamente.
Fuente: Ginkgo Bioworks
En conjunto, estos datos también podrían usarse para entrenar agentes de IA especializados en investigación biotecnológica, ya sea directamente por Ginkgo o por sus clientes si están dispuestos a pagar por acceso ilimitado a dichos datos. O, por ese mismo motivo, quizás ayudar a la IA a computar de manera más eficiente en energía con organoides, microcerebros cultivados en laboratorio que pueden conectarse a chips de silicio.
Segmentos de Ginkgo Bioworks
Debido a que el potencial de organismos bioingenierizados a medida y la biología sintética es tan amplio, Ginkgo tiene potencial en muchos mercados extremadamente grandes, notablemente la agricultura, los fármacos biológicos, la bioseguridad, los programas gubernamentales y la biotecnología industrial.
Agricultura
A medida que la agricultura moderna está bajo presión por la necesidad de prácticas más sostenibles, especies invasoras, suelos degradados y el cambio climático, las nuevas variedades de cultivos están en alta demanda.
La empresa opera su propia instalación de invernadero y tiene acceso a más de 387.000 cepas de plantas agronómicas, así como a 2,7 mil millones de genes en una base de datos metagenómica privada que prácticamente no se superpone con las bases de datos genéticas públicas.
El enfoque de este segmento se divide entre protección de cultivos (contra plagas y enfermedades), nutrición de cultivos (optimización de fertilizantes) y rasgos de plantas (tasa de crecimiento, rendimientos, resistencia al agua o al estrés térmico, etc.).
Los productos de Ginkgo ayudan a crear biocontrol para plagas que de otro modo necesitarían tratamientos químicos para no destruir los cultivos, como por ejemplo la asociación con Vitales para controlar enfermedades críticas de la soja en Brasil.
“Asociarnos con Ginkgo nos permite acelerar nuestro cronograma para llevar al mercado soluciones biocontrol vitales. La experiencia de Ginkgo en fermentación y formulación, con equipos que trabajan colaborativamente bajo el mismo techo, acelerará el desarrollo de conceptos de productos económicamente viables.”
Fernando Eduardo Alves de Sousa – Ciencias Biológicas, Vitales
La lista de clientes de Ginkgo en el sector agroindustrial incluye empresas líderes como los gigantes globales Bayer y Syngenta.
La asociación con Bayer busca reemplazar los fertilizantes nitrogenados con bacterias; el fertilizante nitrogenado consume el 5 % del gas natural total utilizado a nivel mundial y es responsable del 3 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
Biofarmacia
Como uno de los mayores generadores de ingresos en la industria biotecnológica, el sector biofarmacéutico es muy importante para Ginkgo. La empresa ha asegurado relaciones con una impresionante lista de grandes compañías farmacéuticas, incluyendo Pfizer, Novo Nordisk, Biogen, Moderna y Boehringer Ingelheim.
“Creemos que la combinación única de Ginkgo de experiencia en programación celular, herramientas propietarias y conocimiento de sistemas biológicos los convierte en un socio de colaboración ideal.” Alphonse Galdes – Ex Jefe de Operaciones Farmacéuticas y Tecnología en Biogen
La asociación y los servicios se organizan en torno a 6 temas principales:
- Fabricación optimizada de biológicos y péptidos, notablemente para Novo Nordisk y Selecta Biosciences.
- Producción de ingredientes farmacéuticos activos (API) mediante biocatálisis y fermentación a gran escala.
- Soluciones de diagnóstico molecular, a través de una base de datos de enzimas propietarias y diseñadores de enzimas expertos.
- Terapia génica, con enfoque en nanopartículas lipídicas y cápsulas de AAV (vectores virales) para la entrega del material genético.
- Terapia celular y edición génica usando CAR-T, CRISPR y otro método avanzado para la edición génica precisa.
- Terapéuticos y vacunas de ARN optimizando secuencias de ARNm y circARN para mejorar la durabilidad y expresión de proteínas, notablemente para Moderna y Pfizer, y aprovechando modelos de IA de generación de datos de ARNm.
“El acceso a la plataforma propietaria de Ginkgo ayudará a Pfizer a buscar constructos de ARN novedosos y emocionantes con mayor estabilidad y expresión que podrían conducir a tratamientos más efectivos.” Will Somers – Jefe de Diseño de Biomedicina en Pfizer
Entre las asociaciones clave que están creciendo recientemente, Novo Nordisk ha ampliado su conexión con Ginkgo en 2024. Lo que comenzó en 2022 con un enfoque estrecho en la optimización de la producción ahora también busca expandirse, así como añadir el descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos basados en proteínas.
“Este progreso es un fuerte indicador del potencial que tenemos para diseñar sistemas biológicos que expandirán el espacio químico de los medicamentos biológicos.” Brian Vandahl – SVP, Tecnologías de Investigación Global en Novo Nordisk
Otros diversos programas de investigación y asociaciones de Ginkgo que pueden mencionarse incluyen:
- Cannabinoides
- Microbios programables para enfermedades intestinales
- Biorremediación de microplásticos
- Reciclaje de residuos y contaminantes
Fuente: Ginkgo Bioworks
Bioseguridad y Gobierno
Durante la pandemia, Ginkgo ayudó a producir pruebas para la detección de Covid-19, con más de 15 millones de muestras analizadas en 11 aeropuertos internacionales clave.
Ahora está ayudando con la monitorización del H5N1 (gripe aviar) mediante vigilancia genómica usando muestras de leche anónimas.
La empresa realiza estas tareas principalmente a través de 2 herramientas: Horizon y Canopy.
Horizon
Se trata de un conjunto de informes biológicos de software y base de datos con biointeligencia localizada (BIOINT) para geografías de interés. La idea general es proporcionar mejores datos a los tomadores de decisiones en hospitales, gobiernos, aerolíneas, etc.
Esto se lleva a cabo mediante sistemas de alerta temprana, pronósticos y modelado de infecciones, identificación de centros de alto riesgo, evaluación de preparación y gestión de suministros, e incluso puede usarse para entrenar IA personalizadas.
Canopy
Canopy es un sistema de vigilancia de patógenos localizado que utiliza PCR rápida para la detección, secuenciación de próxima generación y análisis impulsado por IA.
Esto está diseñado para proporcionar alerta temprana, una mejor evaluación de la situación en tiempo real y cubrir vacíos en los datos públicos.
Junto con Horizon, Ginkgo puede ayudar a manejar mejor pandemias potenciales, epidemias en curso y amenazas biológicas generales.
Biotecnología Industrial
Muchos sistemas industriales químicos y de manufactura dependen de grandes suministros de materiales tóxicos y/o contaminantes y pueden ser muy intensivos en energía. En teoría, la mayoría de estos podrían reemplazarse por las capacidades bioquímicas de microorganismos, plantas o enzimas aisladas.
Ginkgo está actualmente asociándose con importantes empresas del sector que producen colorantes, sabores, perfumes, etc., como Givaudan, Robertet o Solvay.
Esto puede reemplazar catalizadores químicos o metálicos con biocatalizadores, sustituir ingredientes artificiales por naturales, o producir de forma barata y más fiable proteínas funcionales.
Incertidumbre del Modelo de Negocio de Ginkgo
A pesar de sus notables logros técnicos, Ginkgo ha estado luchando desde el punto de vista de la inversión y el precio de sus acciones.
Esto se debió en gran parte a su modelo de negocio único, que muchos dudan que pueda generar suficiente dinero para justificar su muy alta valoración de 2021, la cual fue aún más inflada por la valoración general alta de todo el sector biotecnológico durante la pandemia.
El hecho de que Ginkgo no reciba regalías por sus descubrimientos es una ventaja comercial para firmar acuerdos, pero también puede obstaculizar gravemente su capacidad de obtener beneficios de ellos a largo plazo.
Algunos elementos que lo demuestran probablemente estén comenzando a cambiar. Primero está la entrega de un hito importante en un proyecto con Merck, que conduce a un pago de 9 M USD en el cuarto trimestre de 2024, y el inicio de la fase 2 del proyecto con pagos mayores adicionales esperados.
Dado que esto debería conducir a una mejora en el proceso de biomanufactura de Merck, también es probable que genere ingresos adicionales para Ginkgo en el futuro. La expansión previamente mencionada de la colaboración con el gigante de la insulina y la fama de Ozempic, Novo Nordisk, también será importante.
Fuente: Ginkgo Bioworks
En total, la empresa cuenta con hasta 1.700 M USD en ingresos potenciales futuros agregados en el fondo de hitos descendentes.
La empresa también está realizando ahora ventas directas de sus herramientas a investigadores en laboratorios públicos y privados, creando otro flujo de ingresos (incluyendo mantenimiento futuro, actualizaciones y ventas de consumibles) que podría ser más constante que los pagos irregulares de hitos de los socios.
En conjunto, los ingresos de la bioseguridad están disminuyendo en la era postpandémica, pero están siendo reemplazados por contratos de ingeniería celular.
Fuente: Ginkgo Bioworks
Reestructuración
Otro elemento para mejorar la situación financiera de la empresa es reducir los costos generales. En 2024, la empresa ha reducido agresivamente sus costos no relacionados con personal y espacio de oficina/laboratorio, disminuyendo el gasto trimestral en casi 150 M USD.
Fuente: Ginkgo Bioworks
También está consolidando sus múltiples sitios acumulados durante la expansión y varias adquisiciones, quedando solo un sitio en Europa y 3 en EE. UU. La consolidación de la actividad distribuida entre varios edificios también ocurrirá pronto.
Fuente: Ginkgo Bioworks
Modelo de Negocio Futuro de Ginkgo
En cierto nivel, es probable que la empresa aún deba realizar una transición adicional de su modelo de negocio para convencer a los inversores de volver a la compañía.
Una opción podría ser un cambio hacia una dirección más centrada en hardware, algo ya iniciado con la venta de laboratorios automatizados a investigadores, después de haber operado principalmente mediante estas instalaciones.
Otra opción podría ser que Ginkgo comience a realizar más fabricación por contrato a gran escala. Su experiencia en biociencias, diseño de hardware de laboratorio y optimización de la producción para gigantes como Merck le brinda una credencial seria para tener éxito en este camino.
Por último, también debe señalarse que los activos de la empresa, como por ejemplo miles de millones de dólares en laboratorios húmedos automatizados, están severamente descontados en la capitalización de mercado actual, situándose por debajo de 0,5 B USD.
Lejos de ser solo una empresa centrada en propiedad intelectual, Ginkgo también posee activos físicos sólidos que respaldan su actividad y sería difícil de replicar por cualquier competidor.
Conclusión
Ginkgo Bioworks es un pionero en biología sintética, habiendo dado un paso en la industria temprano, hace casi dos décadas.
Desde el punto de vista técnico, ha revolucionado y sigue revolucionando la forma en que se generan, analizan y aplican los datos biológicos. Esto tiene ramificaciones de gran alcance en la agricultura, la medicina, la biotecnología y el uso industrial de bioproductos.
También es una empresa que quizás fue demasiado ambiciosa para su propio bien, y para los inversores que compraron sus acciones en su pico en 2021. La dificultad de generar suficiente efectivo rápidamente ha causado preocupaciones y desencadenado una crisis duradera, reflejada en la caída de los precios de sus acciones.
Sin embargo, Ginkgo Bioworks se ha convertido en un socio clave para muchas de las mayores compañías farmacéuticas, sin que ninguna tenga interés en una posible bancarrota que probablemente la haga ser adquirida por uno de sus competidores.
Este hecho simple, combinado con cambios en el modelo de negocio y en las estructuras de costos, debería proporcionar a la empresa una nueva trayectoria de crecimiento y ayudarla a convertirse en una piedra angular central de un nuevo siglo más sostenible centrado en la biología.
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