Bioteknologi

Revolusi Biofoundry: Memrogram Kehidupan Seperti Pabrik

mm
Diterbitkan
Diperbarui
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google

Peralihan dari Kimia ke Pabrik Biologis

Bagaimana Kode Digital Menggantikan Bahan Kimia Sintetis

Begitu ilmuwan awal mulai memahami bahwa dunia material di sekitar mereka terdiri dari komponen terpisah dan murni, mereka mulai bekerja untuk memahaminya lebih baik. Upaya alkimia awal membuka jalan bagi ilmuwan era Pencerahan dan periode modern awal, ketika mereka menemukan unsur‑unsur terpisah serta dasar‑dasar biologi: sel, DNA, dll.

Pada saat yang sama, industri kimia sedang menciptakan industri farmasi awal, menggunakan obat kimia sintetis untuk mengubah proses biologis pada pasien, seperti menggunakan asam salisilat (aspirin) untuk menurunkan demam.

Secara bertahap, bahan kimia yang digunakan dalam kedokteran dan industri menjadi semakin kompleks. Namun, pada dasarnya, semakin kompleks sebuah molekul, semakin sulit untuk mensintesisnya dengan metode kimia buatan. Dan menjadi hampir tidak mungkin untuk protein atau senyawa biokimia yang paling kompleks.

Kemudian, rekayasa hayati memungkinkan produksi oleh mikroba GMO untuk menghasilkan insulin, hormon pertumbuhan, antibodi, dll yang murah dan aman, menciptakan bidang bioteknologi sebagai bidang terkait, namun terpisah dari farmasi.

Ini merupakan revolusi besar dalam biokimia dan kedokteran, secara tiba‑tiba membuat senyawa yang melimpah & murah diproduksi, yang sebelumnya sangat mahal atau bahkan tidak mungkin didapatkan.

Hari ini, banyak teknologi baru (big data, AI, otomatisasi, rekayasa genetik presisi, analitik lanjutan, dll.) sedang bersatu untuk membuka era baru biosains: revolusi biofoundry.

Melebihi Alam: Merancang Ulang Organisme untuk Industri

Era biotek menandai penggunaan modifikasi genetik buatan untuk membuat mikroorganisme menghasilkan biomolekul yang diinginkan, biasanya produk medis. Hal ini terbukti sangat menguntungkan, karena banyak molekul tersebut merupakan produk penyelamat hidup atau bernilai tinggi yang sebelumnya hanya dapat dipanen dalam jumlah kecil dengan metode biaya tinggi.

Namun, hal ini memiliki keterbatasan mendasar yaitu hanya dapat meniru apa yang sudah ada pada organisme hidup. Hingga kini, produksi banyak material dan molekul berguna masih bergantung pada bahan kimia yang diproduksi secara buatan, menggunakan metode beracun atau menghasilkan karbon.

Jadi, meskipun mengubah sistem energi kita melalui kendaraan listrik, baterai, dan energi terbarukan penting, menemukan alternatif hijau untuk produksi kimia sama pentingnya untuk menyelesaikan sebagian besar masalah dunia modern: polusi plastik, perubahan iklim, pertanian berkelanjutan, produksi industri tanpa polusi, biosekuritas, penyakit tak tersembuhkan, kedokteran regeneratif, perawatan umur panjang, dll.

Dan untuk semua masalah ini, sebuah solusi kini sedang diterapkan: model biofoundry.

Bagaimana Model Biofoundry Bekerja: Konvergensi Teknologi

Multiomik, CRISPR, dan Kebangkitan “Bio‑Coding”

Dalam beberapa tahun terakhir, pemahaman tentang biologi dan genetika telah mengalami kemajuan luar biasa. Bagian kunci bergantung pada beberapa teknologi baru.

Yang pertama adalah sekensing dan genomik, yang kini cukup murah untuk dilakukan secara rutin dengan biaya kurang dari $1.000 per organisme.

Sekarang digabungkan dengan banyak “-omik” lainnya (transkriptomik, proteomik, metabolomik, epigenomik, mikrobiomik, biologi spasial) untuk menciptakan multiomik, pemahaman holistik tentang semua tingkat kompleksitas ganda pada organisme hidup.

Teknologi baru lainnya adalah CRISPR, cara penyuntingan gen baru yang ditemukan pada 2012, yang sejak itu menjadi cara paling kuat untuk menyunting gen semua jenis organisme, termasuk untuk menyembuhkan penyakit langka.

Terakhir, munculnya big data, AI, dan bentuk analitik lanjutan lainnya memberi para ahli biologi alat untuk memproses dan memahami banjir data yang dihasilkan oleh multiomik.

Ketika digabungkan, kemampuan baru yang lengkap muncul.

Kombinasi data dalam jumlah besar dari multiomik biologis nyata dengan analisis AI berarti seluruh proses pembuatan molekul kompleks dapat dipetakan, dimodelkan, bahkan disimulasikan sepenuhnya in silico. Ini membuka peluang untuk menguji secara virtual ribuan kemungkinan atau menciptakan dari nol protein baru dengan sifat inovatif.

Dan berkat CRISPR, mewujudkan ide-ide ini ke dalam mikroorganisme atau tanaman nyata tidak pernah lebih cepat, lebih presisi, atau lebih mudah, mengubahnya menjadi pabrik biologis yang terkontrol dengan baik, atau “biofoundries”, subbagian dari biologi sintetis.

Karena DNA pada dasarnya adalah kode biologis, kemudahan membuat GMO dan merancang biosistem baru menjadikan biologi sangat mirip dengan pemrograman komputer.

“Pikirkan sebuah sel. Itu semacam mesin kecil yang berjalan dengan kode digital, sangat mirip dengan komputer, kecuali dalam kasus ini kode—bukan nol dan satu, melainkan A, T, C, dan G. Jadi biologi sintetis adalah memprogram sel seperti kami memprogram komputer, dengan mengubah kode DNA di dalamnya. Kami semacam programmer sel yang disewa. Tugas kami membuat sel melakukan apa yang diinginkan pelanggan kami.”
Jason Kelly – CEO Ginkgo Bioworks (DNA )

Dari Plastik ke Parfum: Apa yang Dapat Dibangun Biofoundries

Banyak bahan kimia yang saat ini diproduksi oleh industri kimia, secara teori, dapat digantikan dengan cara biologis. Baik dengan molekul yang sama diproduksi oleh organisme hidup, atau dengan substitusi yang memiliki sifat serupa.

Misalnya, mikroorganisme tanah dan tanaman secara rutin menghasilkan dalam jumlah kecil pupuk, etanol, atau etilena, semua molekul yang saat ini diproduksi massal oleh industri kimia. Jadi, hasil yang lebih tinggi atau produksi yang lebih murah oleh organisme hidup dapat memiliki dampak karbon yang jauh lebih rendah.

Target lain adalah mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dengan memproduksi polimer, termasuk tekstil dan plastik (1,4-Butanediol, 1,3-Propanediol, polihidroksialkanoat, polilaktat, dll.) melalui jalur metabolik biologis.

Wewangian bernilai tinggi, asam amino, vitamin, sutra, rasa seperti vanilin, dan bahan kosmetik seperti skualan atau asam hyaluronat, semuanya juga dapat diproduksi secara massal secara alami dengan biaya murah, setidaknya secara teori.

Dan tentu saja, banyak molekul biologis yang baru ditemukan dapat membentuk vaksin sintetis, perawatan anti‑kanker, protein alternatif dan sumber makanan (daging budidaya, dll.).

Terakhir, produk yang sepenuhnya baru dapat diproduksi dengan cara ini. Misalnya, misel jamur dapat menciptakan alternatif yang layak untuk kulit dan tekstil lainnya. Atau emisi karbon dapat langsung didaur ulang menjadi produk berguna sebelum mencapai atmosfer.

Model Bisnis Penelitian-sebagai-Layanan

Membangun Sinergi

Jika teknologi untuk melakukannya telah matang, namun, dalam praktiknya tidak begitu mudah untuk sepenuhnya menulis ulang metabolisme makhluk hidup nyata, sambil tetap menjaga produktivitasnya.

Inilah mengapa tren yang berkembang adalah outsourcing tugas ini ke perusahaan khusus yang memiliki peralatan, keahlian, dan bahan biologis yang tepat untuk melakukannya. Model “Research-as-a-Service” ini, yang kadang disebut “organisme-berkebutuhan”, memungkinkan berbagai proyek dan konsep saling membantu lintas domain.

Misalnya, mikroorganisme yang sebelumnya dikembangkan untuk penyerapan emisi karbon juga dapat menggunakan karbon tersebut untuk menghasilkan etilena, prekursor utama bagi tak terhitung reaksi sintesis kimia. Namun perusahaan yang fokus pada kredit karbon tidak memiliki penggunaan atau pengalaman langsung dengan etilena, sementara perusahaan kimia mungkin tidak memiliki sumber karbon yang tersedia. Namun dengan menggunakan kontraktor biofoundry yang sama, kedua perusahaan dapat mengembangkan sinergi dan membuat proses lebih efisien.

Demikian pula, metode baru yang dioptimalkan untuk modifikasi genetik dapat diterapkan pada puluhan aplikasi berbeda, mengamortisasi biaya R&D pada rentang proyek yang lebih luas.

Ginkgo Bioworks: “DNA” Biologi Sintetis

Tidak ada perusahaan yang lebih berada di garis depan “organisme-berkebutuhan” daripada Ginkgo Bioworks. Sejak didirikan pada 2008 oleh lima ilmuwan MIT, perusahaan ini didedikasikan untuk memproduksi bakteri GMO untuk aplikasi industri, dengan bioteknologi, biasanya fokus aktivitas tersebut, hanya menjadi pemikiran kedua.

Ginkgo adalah perusahaan bioteknologi pertama yang bergabung dengan program akselerator start-up terkenal Y Combinator pada 2014. Perusahaan ini go public pada 2021 melalui merger SPAC dan berhasil mengamankan ticker NYSE DNA, sebelumnya dimiliki oleh pionir biotek Genentech (sebelum diakuisisi oleh Roche).

DNA Grafik Harga

Sejak itu, Gingko Bioworks telah berkembang menjadi mitra kunci bagi banyak korporasi industri, farmasi, dan pertanian.

  • Mikroba dapat diprogram untuk penyakit usus.
  • Bioremediasi mikroplastik.
  • Terapi RNA & vaksin.
  • Mendaur ulang limbah dan kontaminan.
  • Mengendalikan critical soybean diseases in Brazil.
  • Mengganti pupuk nitrogen dengan bakteri
  • Kanabinoid.
  • Manufaktur teroptimasi biologik & peptida
  • Produksi bahan farmasi aktif (API) melalui biokatalisis dan fermentasi berskala besar.
  • Solusi diagnostik molekuler, melalui basis data enzim kepemilikan dan perancang enzim ahli.
  • Terapi sel & penyuntingan gen.

Pivot Gingko: Menjual Biosekuritas untuk Laboratorium Otonom

Menjual Bisnis Biosekuritas

Selama pandemi COVID, Gingko dengan cepat memperluas bisnis biosekuritasnya, sebuah aktivitas yang memantau risiko biologis, terutama untuk pemerintah. Kemudian berkembang menjadi platform bioradar ujung‑ke‑ujung.

Bisnis itu memberikan manfaat tak ternilai selama pandemi melalui program pengujian negara dan nasional kami dan menghasilkan pendapatan tahunan puncak lebih dari $300 Juta. Kami bangga membantu membuka lebih dari 5.000 sekolah di seluruh negeri.

Namun, aktivitas ini relatif terpisah dari proyek-proyek lain Gingko Bioworks. Jadi manajemen perusahaan memutuskan untuk menjualnya kepada konsorsium investor, membentuk entitas pribadi mandiri baru bernama Tower Biosecurity, dan Gingko tetap mempertahankan kepemilikan ekuitas 20%.

Dari Penyedia Layanan ke Kemitraan Bernilai Tinggi

“Aktivitas organisme-berkebutuhan” saat ini menjadi inti bisnis perusahaan, dengan segmen terbesar adalah makanan & pertanian serta farmasi & biotek. Namun, pendapatannya menurun antara Q4 2024 dan Q4 2025, karena penurunan investasi umum di bidang biotek selama periode ini.

Segmen ini mengalami ketidakpastian relatif terkait model bisnisnya. Awalnya, Gingko berencana hanya menyediakan kapasitas riset sebagai layanan murni, dengan harga tetap dan titik akhir yang jelas. Hal ini membuat Gingko sangat populer sebagai mitra riset.

Namun, ini juga berarti tidak ada royalti residual atau pendapatan tambahan setelah proyek selesai, sehingga Gingko terjebak pada treadmill tak berujung proyek baru, dengan keunggulan teknologi yang tidak benar‑benar diterjemahkan menjadi pendapatan.

Sejak itu, perusahaan mulai mengembangkan organisme baru dengan struktur kemitraan. Misalnya, pencapaian tonggak penting dalam proyek dengan Merck, yang menghasilkan pembayaran $9 Juta pada Q4 2024 dan pembayaran lebih besar pada tahap 2 proyek.

Kebutuhan untuk restrukturisasi demi arus kas lebih baik diambil serius oleh perusahaan, dengan upaya kuat untuk mengurangi pembakaran kas, turun 73% dalam setahun terakhir. Sementara itu, perusahaan juga tidak memiliki hutang signifikan, mengurangi risiko keuangan lebih lanjut.

Kebangkitan Laboratorium Robot Modular dan Otonom

Jika rekayasa sel adalah pusat perusahaan di masa lalu, masa depannya kini terletak pada penggunaan AI dan laboratorium otomatisnya untuk mengurangi biaya dan meningkatkan penciptaan biofoundry baru.

Laboratorium otomatis adalah teknologi yang telah dikerjakan Gingko selama beberapa waktu, karena hingga kini sebagian besar pekerjaan di biolab bersifat berulang dan tugas manual yang melelahkan, sering menyerap sebagian besar waktu tenaga kerja dengan gelar Master dan PhD.

Untuk mengubah metode ini, perusahaan menciptakan platform modular otomatis, yang dapat melakukan tugas laboratorium tanpa intervensi manusia seperti kultivasi sel, transfer bahan kimia, analisis mikroskopik, dll.

Karakteristik terpenting dari desain ini adalah modularitasnya. Setiap modul dapat dihubungkan dengan modul lain untuk menciptakan semacam “rantai perakitan” untuk eksperimen ilmiah dan bioanalisis.

Solusi ini digabungkan dengan penawaran perangkat lunak, menciptakan solusi fleksibel yang dapat disesuaikan dan dimodifikasi dalam hitungan hari atau jam, dibandingkan dengan infrastruktur riset yang lebih kaku yang memerlukan bulan konfigurasi mahal untuk proyek baru.

Kombinasi ini memberikan fleksibilitas yang dibutuhkan untuk riset (dibandingkan produksi massal), sekaligus otomatisasi yang diperlukan untuk mempercepat riset dan mengurangi biaya, karena laboratorium otomatis dapat bekerja lebih cepat daripada manusia dan 24/7.

Gingko berencana menawarkan teknologi ini dalam dua format:

  • “Bangun laboratoriummu sendiri”, di mana perusahaan memproduksi dan melayani modul laboratorium otomatis, namun operasi harian dan kepemilikan menjadi milik klien.
  • Mengakses laboratorium otonom frontier milik Ginkgo melalui kontrak layanan langsung.

Datapoint: Menghasilkan 10.000 Eksperimen dalam Hitungan Minggu

Sementara penawaran otomatisasi menghasilkan data biologis, Datapoint memprosesnya menjadi wawasan berguna.

Elemen kunci adalah generasi data cepat yang dapat membimbing hipotesis selanjutnya, serta iterasi cepat eksperimen baru untuk terus maju.

Dengan layanan ini, Ginkgo dapat menyediakan data yang sepenuhnya menjadi milik klien, yang menjadi keunggulan kompetitif dalam kemitraan dengan perusahaan biotek atau farmasi lainnya.

Data dapat dihasilkan dalam waktu hanya 3 minggu, dengan lebih dari 10.000 gangguan kimia dan genetik in vitro pada setiap tipe sel, serta pilihan luas metode analitik untuk mempelajari hasilnya.

Sistem yang sama dapat digunakan untuk generasi cepat antibodi baru, jenis molekul yang cepat menjadi obat utama dalam onkologi dan bidang medis lainnya. Ginkgo dapat menyaring hingga 2.400 antibodi berbeda secara paralel, berkat infrastruktur laboratorium basah otomatis senilai $1 Miliar.

Penelitian Biologis Berbasis AI

Gingko menjalin kemitraan dengan OpenAI untuk menggunakan ChatGPT 5 dalam konteks penelitian biologi. Mereka melaporkan peningkatan drastis dalam produktivitas.

“Perusahaan melaporkan sistem mengurangi biaya reaksi sintesis protein bebas sel sebesar 40% dibandingkan standar terkini, sambil menjalankan 36.000 kondisi eksperimental dalam enam siklus iteratif.”

Keterlibatan manusia terutama terbatas pada persiapan reagen, pemuatan dan pembongkaran, serta pengawasan sistem, sementara desain eksperimen, pelaksanaan, interpretasi data, dan generasi hipotesis ditangani oleh laboratorium otonom yang digerakkan GPT‑5.

Model yang digunakan telah dirilis sebagai sumber terbuka, dan campuran reaksi bebas sel yang ditingkatkan AI dapat dipesan oleh komunitas ilmiah, menjadikan Gingko alat riset sumber terbuka penting bagi ilmuwan di seluruh dunia.

Gingko juga diterima $47 Juta dari pemerintah AS untuk mengembangkan fasilitas riset besar bagi Misi Genesis, sebuah situs seluas 32.000 kaki persegi yang dikenal sebagai Kemampuan Fenotiping Molekuler Mikroba (M2PC). Fasilitas ini akan menampung lebih dari 100 instrumen analitik otomatis dan diperkirakan akan beroperasi penuh untuk peneliti global pada 2030.

“Tim akan memanfaatkan AI canggih untuk menguraikan fungsi protein dan jalur, mengotomatisasi generasi dan pengumpulan data, serta mengintegrasikan sistem eksperimental dan superkomputasi DOE dengan perusahaan biotek dan AI.”

Prospek Jangka Panjang: Apakah Ginkgo Akhirnya Menguntungkan?

Dari pencipta model bisnis biofoundry dan aktor penting dalam biosekuritas, Gingko kini mereinventasi dirinya sebagai pemimpin dalam otomatisasi riset biologis dan mitra kunci dalam teknologi R&D berbasis AI.

Seiring biologi bertemu AI, banyak proses industri akan secara bertahap digantikan oleh alternatif bioproses yang lebih hijau, netral karbon, tidak beracun, dan lebih murah. Dalam visi masa depan itu, bentuk kehidupan dapat diprogram seperti kode komputer, namun dampaknya lebih besar pada dunia nyata.

Ini merupakan peluang besar bagi Gingko Bioworks, baik untuk proyek yang sedang dikerjakan, maupun desain laboratorium otomatisnya menjadi standar bagi sebagian besar tim riset dalam jangka panjang.

Dikombinasikan dengan perbaikan model bisnis rekayasa selnya (dengan lebih banyak royalti dan kontrak pembagian pendapatan yang lebih adil), hal ini seharusnya membantu membuat Gingko menguntungkan dalam beberapa tahun mendatang.

(Anda juga dapat membaca lebih lanjut tentang perusahaan biologi sintetis lainnya dalam 5 Perusahaan Biologi Sintetis Publik Teratas)

Berita dan Perkembangan Saham Gingko Bioworks (DNA) Terbaru

mm

Jonathan adalah mantan peneliti biokimia yang bekerja dalam analisis genetik dan uji klinis. Ia kini menjadi analis saham dan penulis keuangan dengan fokus pada inovasi, siklus pasar, dan geopolitik dalam publikasinya 'The Eurasian Century'.