Ginkgo Bioworks (DNA): בניית חיים לפי דרישה

עידן חדש לביוטכנולוגיה

עם הזמן, הידע על רפואה וביוטכנולוגיה השתנה בשלבים חשובים עוקבים. בהתחלה, זה היה בעיקר בהבנת תהליכים ביוכימיים טבעיים. לאחר מכן, תרופות כימיות סינתטיות החלו לשנות את התהליכים הללו. לאחר מכן, ביו-הנדסה אפשרה ייצור על ידי חיידקים GMO של אינסולין זול ובטוח, הורמון גדילה וכו'.

כיום, טכנולוגיות רבות מתכנסות לפתיחת עידן נוסף של מדעי הביולוגי: ביג דאטה, בינה מלאכותית, אוטומציה, הנדסה גנטית מדויקת, אנליטיקה מתקדמת וכו'.

שלב זה של אורגניזמים וטיפולים מהונדסים חדשים אינו רק תיקון או שכפול של מה שהטבע יצר, אלא יצירת יכולות חדשות לחלוטין מאפס. זה יכול להיות כלי חדש ורדיקלי לפתרון רוב בעיות העולם המודרני: זיהום פלסטיק, שינויי אקלים, חקלאות בת קיימא, ייצור תעשייתי לא מזהם, ביטחון ביולוגי, מחלות חשוכות מרפא, רפואה רגנרטיבית, טיפולים לאריכות ימים וכו'.

ההצלחה להתמודד עם מחסנית הטכנולוגיה החדשה לחלוטין הזו, בנוסף למערך המורכב ממילא של מחקר רפואי, ניסויים קליניים או מתקנים תעשייתיים, יכולה להיות קשה, אפילו עבור מובילי התעשייה.

זו הסיבה שחברות מתמחות צצות ומספקות את המומחיות שלהן כשירות עם צורות חדשות של "מחקר כשירות" או "אורגניזמים לפי דרישה". ומובילה את המגזר המתפתח הזה היא חברה אחת: Ginkgo Bioworks.

המקורות של Ginkgo Bioworks

החברה נוסדה בשנת 2008 על ידי חמישה מדעני MIT, כדי לייצר חיידקים GMO ליישומים תעשייתיים. הרעיון המרכזי היה שרוב הפרויקטים המשתמשים במיקרואורגניזמים שעברו שינוי צריכים לחזור על אותם שלבים בנפרד לפני שהם מגיעים למוצר שמיש.

במקום זאת, חברה כמו Ginkgo יכולה לבצע את השלבים הללו פעם אחת ולאחר מכן לתת רישיון למספר מוצרים מהבסיס הטכנולוגי והביולוגי המשותף הזה.

תחשוב על תא. זה בערך כמו מכונה קטנה שפועלת על קוד דיגיטלי, דומה מאוד למחשב, למעט במקרה הזה הקוד - במקום אפסים ואחדים, זה A's, T's, C's ו-G's.

אז ביולוגיה סינתטית היא מתכנת תאים כמו שאנחנו מתכנתים מחשבים, על ידי שינוי קוד ה-DNA בתוכם. אנחנו בערך כמו מתכנתים סלולריים להשכרה. התפקיד שלנו הוא לגרום לתא לעשות מה שהלקוחות שלנו רוצים.

ג'ייסון קלי - מנכ"ל Ginkgo Bioworks

גינקו הייתה חברת הביוטכנולוגיה הראשונה שהצטרפה לתוכנית האצת הסטארט-אפים המפורסמת Y Combinator בשנת 2014, ובשלב מסוים הייתה אחת מחברות הביוטכנולוגיה הפרטיות הגדולות בעולם. מוערך ב-4.2 מיליארד דולר ב-2019.

החברה יצאה להנפקה בשנת 2021 באמצעות מיזוג SPAC והצליחה להשיג את ה-DNA של טיקר NYSE, שהיה בעבר בידי חלוצת הביוטק Genentech (לפני רכישתה על ידי Roche).

השירותים והתשתיות הייחודיים של גינקו

גינקו אוטומציה

נקודת מכירה מקורית עבור Ginkgo הייתה בכך שהוא יצר נתונים ביולוגיים באופן אוטומטי ועקבי.

זהו התפתחות מכרעת לביוטכנולוגיה, שכן מחקרים שקשה לשכפל או להשוות הטרידו את התעשייה וכל נסיונות טנטטיביים לשיטת תגליות מדעיות.

יש צורך גם באוטומציה במקום עבודת כפיים קפדנית ואיטית על ידי חוקרים ברמת הדוקטורט כדי לשמור על שליטה בעלויות.

כדי לפתור את הבעיות הללו, החברה פיתחה את עגלות האוטומציה מחדש (RACs), אבן בניין מודולרית ליצירת מעבדות ביולוגיות אוטומטיות, עם זרועות רובוטיות, חיבור אלחוטי וחריצי מכשירים אנליטיים מודולריים.

מקור: גינקו ביוורקס

לאחר מכן ניתן לחבר אותם זה עם זה כדי ליצור מעין "שרשרת הרכבה" לניסויים מדעיים וביואנליזות.

מקור: גינקו ביוורקס

פתרון זה משולב עם היצע תוכנה, ויוצר פתרון גמיש שניתן להתאים ולשנות תוך ימים או שעות בלבד, בהשוואה לתשתיות מחקר קשיחות יותר הדורשות חודשים של קונפיגורציה מחדש ויקרה עבור פרויקטים חדשים.

נקודת נתונים של גינקו

בעוד אוטומציה מייצרת את הנתונים הביולוגיים, Datapoint מעבדת אותם לתובנות שימושיות.

מרכיב המפתח הוא יצירה מהירה של נתונים שיכולים להנחות השערות נוספות, ואיטרציה מהירה של ניסויים חדשים כדי להמשיך להתקדם.

מקור: גינקו ביוורקס

בעזרת שירות זה, Ginkgo יכולה לספק נתונים ששייכים כולו ללקוח, מה שמהווה יתרון תחרותי לשותפויות עם חברות ביוטכנולוגיה או תרופות אחרות.

ניתן להפיק נתונים תוך 3 שבועות בלבד, עם יותר מ-10,000 שיבושים כימיים וגנטיים במבחנה בכל סוג תא, ומבחר גדול של שיטות אנליטיות זמינות לחקר התוצאות.

אותה מערכת יכולה לשמש לייצור מהיר של נוגדנים חדשים, סוג של מולקולה שהופך במהירות לרפואת מפתח באונקולוגיה ובתחומים רפואיים אחרים. גינקו יכול לסנן עד 2,400 נוגדנים שונים במקביל, הודות לתשתית מעבדה רטובה אוטומטית בשווי של מיליארד דולר.

מקור: גינקו ביוורקס

לבסוף, ניתן להשתמש בטכנולוגיה זו גם כדי ליצור ולבדוק רצפי mRNA חדשים במהירות רבה.

מקור: גינקו ביוורקס

בסך הכל, הנתונים הללו יכולים לשמש גם להכשרת סוכן בינה מלאכותית המתמחה במחקר ביוטכנולוגיה, ישירות על ידי Ginkgo או על ידי לקוחותיה אם הם מוכנים לשלם עבור גישה בלתי מוגבלת לנתונים האמורים. או לצורך העניין, אולי עוזר לבינה מלאכותית לחשב בצורה יעילה יותר באנרגיה עם אורגנואידים, מיקרו-מוח שגדל במעבדה ושיכול להתחבר לשבבי סיליקון.

מגזרי גינקו ביווורקס

מכיוון שהפוטנציאל עבור אורגניזמים מהונדסים ביו-מותאמים אישית וביולוגיה סינתטית הוא כה עצום, לגינקו יש פוטנציאל בשווקים גדולים במיוחד, בעיקר בחקלאות, תרופות ביולוגיות, ביו-אבטחה, תוכניות ממשלתיות וביוטכנולוגיה תעשייתית.

חקלאות

מכיוון שהחקלאות המודרנית נמצאת בלחץ מהצורך בפרקטיקות בנות קיימא יותר, מינים פולשים, קרקעות משפילות ושינויי אקלים, לזני גידולים חדשים יש ביקוש גבוה.

החברה מפעילה מתקן חממה משלה ויש לה גישה ל-387,000+ זנים של צמחים אגרונומיים, כמו גם 2.7 מיליארד גנים במסד נתונים מטאנומי פרטי שלמעשה אינו חופף למאגרי מידע גנים ציבוריים.

המיקוד של מגזר זה מתחלק בין הגנת הצומח (נגד מזיקים ומחלות), הזנת גידולים (אופטימיזציה של דשנים), ותכונות הצמח (קצב צמיחה, יבול, עמידות בפני מים או מתח תרמי וכו').

המוצרים של גינקו עוזרים ליצור בקרה ביולוגית עבור מזיקים שאחרת זקוקים לטיפולים כימיים כדי לא להרוס את היבולים, כמו למשל השותפות עם Vitales לשליטה מחלות סויה קריטיות בברזיל.

"השותפות עם Ginkgo מאפשרת לנו להאיץ את ציר הזמן שלנו להבאת פתרונות ביולוגיים חיוניים חדשים לשוק. המומחיות של Ginkgo בתסיסה ופורמולציה, עם צוותים שעובדים בשיתוף פעולה תחת קורת גג אחת, תאיץ את הפיתוח של קונספטים של מוצרים משתלמים כלכלית".

פרננדו אדוארדו אלבס דה סוזה - מדעי ביולוגיה, ויטאלס

רשימת הלקוחות של גינקו בתחום החקלאות כוללת חברות מובילות כמו המובילות העולמיות באייר וסינג'נטה.

השותפות עם באייר מחפשת להחליף את דשני החנקן בחיידקים; דשן חנקן צורך 5% מסך הגז הטבעי המשמש בעולם והוא אחראי ל-3% מפליטת גזי החממה העולמית.

ביופרמה

כאחד ממפיקי הכסף הגדולים בתעשיית הביוטק, מגזר הביו-פרמצבטיקה חשוב מאוד עבור גינקו. החברה השיגה קשרים עם סגל מרשים של חברות תרופות גדולות, כולל פייזר, נובו נורדיסק, ביוג'ן, מודרניה ובורינגר אינגלהיים.

"אנו מאמינים שהשילוב הייחודי של Ginkgo של מומחיות תכנות תאים, כלים קנייניים וידע של מערכות ביולוגיות הופכים אותם לשותף אידיאלי לשיתוף פעולה."

אלפונס גאלדס - מר. ראש תחום תפעול וטכנולוגיה פרמצבטית בביוג'ן

השותפות והשירותים מאורגנים סביב 6 נושאים עיקריים שונים:

• ייצור אופטימלי של תרופות ביולוגיות ופפטידים, במיוחד עבור נובו נורדיסק ו-Selecta Biosciences.
• ייצור מרכיבים פרמצבטיים פעילים (API) באמצעות ביוקטליזה ותסיסה מוגדלת.
• פתרונות אבחון מולקולריים, באמצעות מסד נתונים קנייני של אנזימים ומעצבי אנזימים מומחים.
• טיפול גנטי, עם התמקדות בננו-חלקיקי שומנים וקפסולות AAV (וקטורים ויראליים) לאספקת החומר הגנטי.
• טיפול בתאים ועריכת גנים באמצעות CAR-T, CRISPR ושיטה מתקדמת נוספת לעריכת גנים מדויקת.
• טיפולי RNA וחיסונים אופטימיזציה של רצפי mRNA ו-circRNA לשיפור עמידות וביטוי חלבון, במיוחד עבור Moderna ו-Pfizer, ומינוף דגמי Ai ליצירת נתוני mRNA.

"גישה לפלטפורמה הקניינית של גינקו תאפשר לפייזר לחפש מבני RNA חדשים ומרגשים עם יציבות וביטוי משופרים שיכולים להוביל לטיפולים יעילים יותר."

וויל סומרס - ראש תחום עיצוב ביו-רפואה בפייזר

בין שותפויות המפתח שצמחו לאחרונה, נובו נורדיסק הרחיבה את הקשר שלה לגינקו ב-2024. מה שהתחיל ב-2022 עם התמקדות צרה באופטימיזציה של הייצור, בוחן כעת גם להרחיב אותו רחב יותר, כמו גם להוסיף גילוי ופיתוח של תרופות חדשות מבוססות חלבון.

"התקדמות זו היא אינדיקטור חזק לפוטנציאל שיש לנו להנדס מערכות ביולוגיות שירחיבו את המרחב הכימי של תרופות ביולוגיות".

בריאן ונדהל - סמנכ"ל טכנולוגיית המחקר העולמית בנובו נורדיסק"

תוכניות מחקר ושיתופי פעולה שונים נוספים של גינקו שניתן להזכיר כוללים:

• קנבינואידים
• חיידקים ניתנים לתכנות למחלות מעיים
• תיקון ביולוגי של מיקרופלסטיק
• מיחזור פסולת ומזהמים

מקור: Ginkgo Bioworks

ביטחון ביולוגי וממשל

במהלך המגיפה, גינקו סיפקה עזרה בהפקת בדיקות לזיהוי קוביד-19, עם 15+ מיליון דגימות שנבדקו ב-11 שדות תעופה בינלאומיים מרכזיים.

עכשיו זה עוזר ניטור H5N1 (שפעת העופות) באמצעות מעקב גנומי באמצעות דגימות חלב אנונימיות.

החברה מבצעת את המשימות הללו בעיקר באמצעות 2 כלים: אופק וחופה.

אופק

זוהי חבילת דיווח ביולוגי של תוכנה ומסד נתונים עם ביו-אינטליגנציה מקומית (BIOINT) עבור גיאוגרפיות של עניין. הרעיון הכללי הוא לספק נתונים טובים יותר למקבלי החלטות בבתי חולים, ממשלות, חברות תעופה וכו'.

זה נעשה באמצעות מערכות התרעה מוקדמת, חיזוי ומידול של זיהומים, זיהוי מוקדים בסיכון גבוה, הערכת מוכנות וניהול אספקה, ואף ניתן להשתמש בהם כדי להכשיר AIs מותאמים אישית.

חופה

Canopy היא מערכת פיקוח מקומית של פתוגנים המשתמשת ב-PCR מהיר לאיתור, רצף הדור הבא וניתוח מופעל בינה מלאכותית.

זה נעשה כדי לספק אזהרה מוקדמת, הערכה טובה יותר של המצב בזמן אמת, ולמלא פערים בנתונים ציבוריים.

יחד עם Horizon, Ginkgo יכול לעזור להתמודד טוב יותר עם מגיפות פוטנציאליות, מגיפות מתמשכות ואיומים ביולוגיים כלליים.

ביוטכנולוגיה תעשייתית

מערכות תעשייתיות כימיות וייצור רבות מסתמכות על אספקה ​​גדולה של חומרים רעילים ו/או מזהמים ויכולות להיות עתירות אנרגיה. בתיאוריה, ניתן היה להחליף את רובם ביכולות הביוכימיות של מיקרואורגניזמים, צמחים או אנזימים מבודדים.

Ginkgo משתפת פעולה כיום עם חברות חשובות במגזר המייצרות חומרי צבע, חומרי טעם וריח, בשמים וכו' כמו Givaudan, Robertet או Solvay.

זה יכול להחליף זרזים כימיים או מתכתיים עם ביו-קטליטיקאים, החלף מרכיבים מלאכותיים עם מרכיבים טבעיים, או לייצר בזול ואמין יותר חלבונים פונקציונליים.

חוסר הביטחון במודל העסקי של גינקו

למרות ההישגים הטכניים המדהימים שלה, גינקו נאבקת מנקודת מבט של השקעה ומחיר מניות.

זה נבע במידה רבה מהמודל העסקי הייחודי שלה, שרבים מפקפקים בו יכול להביא מספיק כסף כדי להצדיק את הערכת השווי הגבוהה מאוד שלו לשנת 2021, שנופחה עוד יותר על ידי ההערכה הגבוהה הכללית של כל מגזר הביוטק במהלך המגיפה.

העובדה שגינקו לא מקבל תמלוגים על גילויה מהווה יתרון מסחרי לחתימה על עסקאות אך יכולה גם לעכב מאוד את יכולתה להרוויח מהן בטווח הארוך.

כמה אלמנטים שמראים זאת כנראה מתחילים להשתנות. ראשית, מסירת אבן דרך חשובה בפרויקט עם Merck, שהובילה לתשלום של 9 מיליון דולר ברבעון הרביעי של 4, ותחילת שלב 2 של הפרויקט עם עוד תשלומים גדולים יותר צפויים.

מכיוון שזה אמור להוביל לשיפור בתהליך הייצור הביולוגי של Merck, זה גם צפוי לייצר הכנסה נוספת לגינקגו בהמשך הדרך. הרחבת שיתוף הפעולה שהוזכרה קודם לכן עם ענקית האינסולין ונובו נורדיסק בעלת התהילה של Ozempic תהיה גם חשובה.

מקור: גינקו ביוורקס

בסך הכל, לחברה יש עד 1.7 מיליארד דולר בהכנסות עתידיות פוטנציאליות במזומן במאגר אבני הדרך במורד הזרם.

החברה גם מבצעת כעת מכירה ישירה של הכלים שלה לחוקרים במעבדות ציבוריות ופרטיות כאחד, ויוצרת זרימת הכנסה נוספת (כולל תחזוקה עתידית, עדכון ומכירות מתכלים) שעשויה להיות יציבה יותר מתשלום אבן דרך לא סדיר מהשותפים.

בסך הכל, ההכנסות מאבטחה ביולוגית מצטמצמות בעידן שלאחר המגפה אך מוחלפות בחוזים להנדסת תאים.

מקור: גינקו ביוורקס

ארגון מחדש

מרכיב נוסף לשיפור מצבה הפיננסי של החברה הוא הפחתת עלויות התקורה. בשנת 2024, החברה הפחיתה באופן אגרסיבי את העלויות שלה שאינן קשורות לאנשים ולשטחי משרד/מעבדה, והפחיתה את ההוצאות הרבעוניות בכמעט 150 מיליון דולר.

מקור: גינקו ביוורקס

היא גם מאחדת את מספר האתרים שלה שנצברו במהלך התרחבות ומספר רכישות, כאשר רק אתר אחד נותר באירופה, ו-3 בארה"ב. בקרוב יתרחש גם איחוד הפריסה של הפעילות בין מספר בניינים.

מקור: גינקו ביוורקס

מודל העסקי העתידי של גינקו

ברמה מסוימת, סביר להניח שהחברה עדיין תצטרך לבצע מעבר נוסף למודל העסקי שלה כדי לשכנע משקיעים לחזור לחברה.

אחד יכול להיות מעבר לכיוון יותר ממוקד חומרה, משהו שכבר יזם ממכירת מעבדות אוטומטיות לחוקרים, לאחר שבעיקר פעלו רק על ידי מתקנים אלה.

אפשרות נוספת יכולה להיות ש-Ginkgo תתחיל בייצור חוזי בקנה מידה. המומחיות שלה במדעי הביולוגי, עיצוב חומרת מעבדה ואופטימיזציה של הייצור עבור ענקיות כמו Merck מעניקות לה אישור רציני להצליח בנתיב הזה.

לבסוף, יש לציין גם שנכסי החברה, כמו למשל מיליארדי דולרים במעבדות רטובות אוטומטיות, מוזלים בצורה חמורה בשווי השוק הנוכחי, העומד מתחת ל-0.5 מיליארד דולר.

רחוק מלהיות רק חברה כבדת IP, ל-Ginkgo יש גם כמה נכסים פיזיים מוצקים לגיבוי פעילותה וקשה יהיה לשכפל אותם על ידי כל מתחרה.

סיכום

Ginkgo Bioworks היא חלוצה בביולוגיה סינתטית, לאחר שעשתה מהלך בתעשייה בשלב מוקדם, לפני כמעט 2 עשורים.

מנקודת מבט טכנית, היא חוללה ועודנה מהפכה באופן שבו נתונים ביולוגיים נוצרים, מנותחים ומכניסים ליישומים שימושיים. יש לכך השלכות מרחיקות לכת בחקלאות, רפואה, ביוטכנולוגיה ושימוש תעשייתי במוצרים ביולוגיים.

זוהי גם חברה שייתכן שהייתה שאפתנית מדי לטובתה, ולטובת המשקיעים שקנו את מניות החברה בשיאה בשנת 2021. הקושי לגרום לעסק לייצר מספיק מזומנים במהירות עורר דאגות ועורר משבר מתמשך, שבא לידי ביטוי בצניחת מחירי המניות של החברה.

אף על פי כן, Ginkgo Bioworks הפכה לשותפת מפתח לרבות מחברות התרופות הגדולות ביותר, ולאף אחת אין אינטרס בפשיטת רגל פוטנציאלית שכנראה תרכוש אותה על ידי אחת מהמתחרות שלה.

העובדה הפשוטה הזו, בשילוב עם שינויים במודל העסקי ובמבני העלויות, אמורה לתת לחברה מסלול צמיחה חדש ולעזור לה להפוך לאבן מפתח מרכזית של מאה חדשה יותר בת-קיימא המתמקדת בביולוגיה.

האחרון ב-Ginkgo Bioworks