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Ginkgo Bioworks (DNA): Construindo Vida Sob Demanda

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Uma Nova Era para a Biotecnologia

Ao longo do tempo, o conhecimento sobre medicina e biotecnologia mudou em fases sucessivas importantes. Primeiro, tratava‑se principalmente de entender processos bioquímicos naturais. Depois, drogas químicas sintéticas começaram a alterar esses processos. Em seguida, a bioengenharia permitiu a produção por microrganismos GMO de insulina barata e segura, hormônio de crescimento, etc.

Hoje, muitas tecnologias estão convergindo para abrir outra era das biociências: big data, IA, automação, engenharia genética precisa, análises avançadas, etc.

Esta fase de organismos e terapias recém‑engenhados não está apenas corrigindo ou replicando o que a natureza fez, mas criando do zero capacidades totalmente novas. Isso pode ser uma ferramenta radical para resolver a maioria dos problemas do mundo moderno: poluição plástica, mudança climática, agricultura sustentável, produção industrial não poluente, biosegurança, doenças incuráveis, medicina regenerativa, tratamentos de longevidade, etc.

Gerenciar essa pilha tecnológica inteiramente nova, além da já complexa estrutura de pesquisa médica, ensaios clínicos ou instalações industriais, pode ser difícil, mesmo para líderes do setor.

É por isso que empresas especializadas estão surgindo para oferecer sua expertise como serviço, com “Research-as-a-Service” ou “organismos‑on‑demand”, novas formas de oferta. E liderando esse setor emergente está uma empresa: Ginkgo Bioworks (DNA ).

DNA Gráfico de preços

As Origens da Ginkgo Bioworks

A empresa foi fundada em 2008 por cinco cientistas do MIT, para produzir bactérias GMO para aplicações industriais. A ideia central era que a maioria dos projetos que utilizam microrganismos modificados precisam repetir separadamente os mesmos passos antes de chegar a um produto utilizável.

Em vez disso, uma empresa como a Ginkgo poderia executar esses passos uma única vez e então licenciar múltiplos produtos a partir dessa base tecnológica e biológica comum.

Pense em uma célula. É como uma pequena máquina que funciona com código digital, muito semelhante a um computador, exceto que, neste caso, o código — em vez de zeros e uns, são A’s, T’s, C’s e G’s.

Então, a biologia sintética é programar células como programamos computadores, alterando o código de DNA dentro delas. Somos meio que programadores de células sob contrato. Nosso trabalho é fazer a célula fazer o que nossos clientes desejam.

Jason Kelly – CEO da Ginkgo Bioworks

A Ginkgo foi a primeira empresa de biotecnologia a entrar no famoso programa de aceleração de startups Y Combinator em 2014 e, em um momento, foi uma das maiores empresas de biotecnologia privadas do mundo, avaliada em US$ 4,2 bilhões em 2019.

A empresa abriu capital em 2021 por meio de uma fusão com SPAC e conseguiu garantir o ticker da NYSE DNA, anteriormente detido pelo pioneiro da biotecnologia Genentech (antes de sua aquisição pela Roche).

Serviços e Infraestrutura Únicos da Ginkgo

Automação Ginkgo

Um ponto de venda original da Ginkgo tem sido que ela gera dados biológicos de forma automatizada e consistente.

Este é um desenvolvimento crucial para a biotecnologia, já que estudos difíceis de replicar ou comparar têm atormentado a indústria e quaisquer tentativas tentativas de sistematizar descobertas científicas.

Automação, em vez de trabalho manual meticuloso e lento por pesquisadores de nível PhD, também é necessária para manter o controle de custos.

Para resolver esses problemas, a empresa desenvolveu os Carrinhos de Automação Reconfiguráveis (RACs), um bloco de construção modular para criar biolabs automatizados, com braços robóticos, conexão sem fio e slots modulares para dispositivos analíticos.

Eles podem então ser conectados entre si para criar uma espécie de “cadeia de montagem” para experimentos científicos e bioanálises.

Esta solução é combinada com uma oferta de software, criando uma solução flexível que pode ser adaptada e modificada em apenas dias ou horas, comparado a infraestruturas de pesquisa mais rígidas que exigem meses de reconfiguração custosa para novos projetos.

Ginkgo Datapoint

Enquanto a Automação gera os dados biológicos, o Datapoint os processa em insights úteis.

O elemento chave é a geração rápida de dados que podem orientar novas hipóteses, e a iteração rápida de novos experimentos para continuar avançando.

Com este serviço, a Ginkgo pode fornecer dados que pertencem integralmente ao cliente, o que representa uma vantagem competitiva em parcerias com outras empresas de biotecnologia ou farmacêuticas.

Os dados podem ser gerados em apenas 3 semanas, com mais de dezenas de milhares de perturbações químicas e genéticas in vitro em cada tipo de célula, e uma grande variedade de métodos analíticos disponíveis para estudar os resultados.

O mesmo sistema pode ser usado para a geração rápida de novos anticorpos, um tipo de molécula que está se tornando rapidamente um medicamento chave em oncologia e outros campos médicos. A Ginkgo pode analisar até 2.400 anticorpos diferentes em paralelo, graças a uma infraestrutura de laboratório úmido automatizado no valor de US$ 1 bilhão.

Por fim, essa tecnologia também pode ser usada para gerar e testar novas sequências de mRNA muito rapidamente.

No geral, esses dados também poderiam ser usados para treinar agentes de IA especializados em pesquisa biotecnológica, seja diretamente pela Ginkgo ou por seus clientes, caso estejam dispostos a pagar por acesso ilimitado a esses dados. Ou, ainda, talvez ajudando a IA a computar de forma mais eficiente em termos de energia com organoides, micro‑cérebro cultivado em laboratório que pode se conectar a chips de silício.

Segmentos da Ginkgo Bioworks

Porque o potencial para organismos bioengenheirados sob medida e biologia sintética é tão vasto, a Ginkgo tem potencial em muitos mercados extremamente grandes, notavelmente agricultura, biofármacos, biosegurança, programas governamentais e biotecnologia industrial.

Agricultura

À medida que a agricultura moderna está sob pressão para práticas mais sustentáveis, espécies invasoras, solos degradados e mudanças climáticas, novas variedades de culturas estão em alta demanda.

A empresa opera sua própria instalação de estufas e tem acesso a mais de 387 000 cepas de plantas agronômicas, bem como 2,7 bilhões de genes em um banco de dados metagenômico privado que praticamente não se sobrepõe aos bancos de dados genéticos públicos.

O foco deste segmento está dividido entre proteção de cultivos (contra pragas e doenças), nutrição de cultivos (otimização de fertilizantes) e características das plantas (taxa de crescimento, rendimento, resistência a estresse hídrico ou térmico, etc.).

Os produtos da Ginkgo ajudam a criar biocontrole para pragas que, de outra forma, precisariam de tratamentos químicos para não destruir as plantações, como, por exemplo, a parceria com a Vitales para controlar doenças críticas da soja no Brasil.

“Parceria com a Ginkgo nos permite acelerar nosso cronograma para levar ao mercado soluções vitais de biocontrole. A expertise da Ginkgo em fermentação e formulação, com equipes trabalhando colaborativamente sob o mesmo teto, vai acelerar o desenvolvimento de conceitos de produto economicamente viáveis.”

Fernando Eduardo Alves de Sousa – Ciências Biológicas, Vitales

A lista de clientes da Ginkgo no agronegócio inclui empresas líderes como Bayer e Syngenta.

A parceria com a Bayer busca substituir fertilizantes nitrogenados por bactérias; fertilizante nitrogenado consome 5 % do gás natural total usado mundialmente e é responsável por 3 % das emissões globais de gases de efeito estufa.

Biofarma

Como um dos maiores geradores de receita na indústria biotecnológica, o setor biofarmacêutico é muito importante para a Ginkgo. A empresa assegurou relações com um impressionante rol de grandes farmacêuticas, incluindo Pfizer (PFE ), Novo Nordisk, Biogen, Moderna e Boehringer Ingelheim.

“Acreditamos que a combinação única da Ginkgo de expertise em programação celular, ferramentas proprietárias e conhecimento de sistemas biológicos a torna um parceiro de colaboração ideal.”

Alphonse Galdes ‑ Ex‑Chefe de Operações Farmacêuticas & Tecnologia na Biogen

A parceria e os serviços são organizados em torno de 6 tópicos principais:

  • Manufatura otimizada de biológicos & peptídeos, notavelmente para Novo Nordisk e Selecta Biosciences .
  • Produção de ingredientes farmacêuticos ativos (API) por meio de biocatálise e fermentação em escala.
  • Soluções de diagnóstico molecular, através de banco de dados proprietário de enzimas e designers de enzimas especialistas.
  • Terapia gênica, com foco em nanopartículas lipídicas e cápsulas de vetores virais AAV para entrega do material genético.
  • Terapia celular & edição gênica usando CAR‑T, CRISPR e outro método avançado para edição gênica precisa.
  • RNA terapêutico & vacinas otimizando sequências de mRNA e circRNA para maior durabilidade e expressão proteica, notadamente para Moderna e Pfizer, e aproveitando modelos de IA de geração de dados de mRNA.

“Acesso à plataforma proprietária da Ginkgo ajudará a Pfizer a buscar novos e empolgantes constructos de RNA com estabilidade e expressão aprimoradas que podem levar a tratamentos mais eficazes.”

Will Somers – Chefe de Design Biomédico na Pfizer

Entre as parcerias-chave que vêm crescendo recentemente, a Novo Nordisk ampliou sua conexão com a Ginkgo em 2024. O que começou em 2022 com foco restrito em otimização de produção agora também está se expandindo, além de adicionar descoberta e desenvolvimento de novos fármacos baseados em proteínas.

“Esse progresso é um forte indicativo do potencial que temos de engenhar sistemas biológicos que expandam o espaço químico de medicamentos biológicos.”

Brian Vandahl – SVP, Global Research Technology na Novo Nordisk

Outros programas de pesquisa e parcerias da Ginkgo que podem ser mencionados:

Biosegurança & Governo

Durante a pandemia, a Ginkgo ajudou na produção de testes para a detecção da Covid‑19, com mais de 15 milhões de amostras testadas em 11 aeroportos internacionais chave.

Agora está ajudando no monitoramento do H5N1 (gripe aviária) por meio de vigilância genômica usando amostras de leite anonimizado.

A empresa realiza essas tarefas principalmente através de 2 ferramentas: Horizon e Canopy.

Horizon

Esta é uma suíte de relatórios biológicos de software e banco de dados com Biointeligência Localizada (BIOINT) para geografias de interesse. A ideia geral é fornecer dados melhores para tomadores de decisão em hospitais, governos, companhias aéreas, etc.

Isso é feito por meio de sistemas de alerta precoce, previsão & modelagem de infecções, identificação de hubs de alto risco, avaliação de prontidão, gestão de suprimentos, e pode ainda ser usado para treinar IAs customizadas.

Canopy

Canopy é um sistema localizado de vigilância de patógenos que usa PCR rápido para detecção, sequenciamento de nova geração e análise impulsionada por IA.

Foi criado para fornecer alerta precoce, melhor avaliação da situação em tempo real e preencher lacunas nos dados públicos.

Juntamente com o Horizon, a Ginkgo pode ajudar a lidar melhor com pandemias potenciais, epidemias em curso e ameaças bio‑tóxicas gerais.

Biotecnologia Industrial

Muitos sistemas químicos e de manufatura industrial dependem de grandes suprimentos de materiais tóxicos e/ou poluentes e podem ser muito intensivos em energia. Em teoria, a maioria desses poderia ser substituída pelas habilidades bioquímicas de microrganismos, plantas ou enzimas isoladas.

A Ginkgo está atualmente em parceria com importantes empresas do setor que produzem corantes, aromas, perfumes, etc., como Givaudan, Robertet ou Solvay.

Isso pode substituir catalisadores químicos ou metálicos por biocatalisadores, substituir ingredientes artificiais por naturais, ou produzir de forma barata e mais confiável proteínas funcionais.

Incerteza do Modelo de Negócio da Ginkgo

Apesar de suas notáveis conquistas técnicas, a Ginkgo tem enfrentado dificuldades do ponto de vista de investimento e preço das ações.

Isso se deve em grande parte ao seu modelo de negócio único, que muitos duvidam que possa gerar dinheiro suficiente para justificar sua avaliação extremamente alta de 2021, a qual foi ainda mais inflada pela avaliação geral alta de todo o setor de biotecnologia durante a pandemia.

O fato de a Ginkgo não receber royalties por suas descobertas é uma vantagem comercial para fechar acordos, mas também pode dificultar severamente sua capacidade de lucrar com eles a longo prazo.

Alguns elementos que mostram isso provavelmente estão começando a mudar. Primeiro, a entrega de um marco importante em um projeto com a Merck, levando a um pagamento de US$ 9 M no Q4 2024, e o início da fase 2 do projeto com pagamentos maiores esperados.

Como isso deve melhorar o processo de biomanufatura da Merck, também é provável que gere renda adicional para a Ginkgo no futuro. A expansão mencionada anteriormente da colaboração com o gigante da insulina e da fama Ozempic, Novo Nordisk, também será importante.

No total, a empresa tem até US$ 1,7 bilhão em potencial de receita futura agregada no pool de marcos downstream.

A empresa também está agora vendendo diretamente suas ferramentas para pesquisadores em laboratórios públicos e privados, criando outro fluxo de renda (incluindo vendas futuras de manutenção, atualizações e consumíveis) que pode ser mais estável que os pagamentos irregulares de marcos de parceiros.

No geral, as receitas de biosegurança estão diminuindo na era pós‑pandemia, mas estão sendo substituídas por contratos de engenharia celular.

Reestruturação

Outro elemento para melhorar a situação financeira da empresa é reduzir custos operacionais. Em 2024, a empresa reduziu agressivamente seus custos não relacionados a pessoas e espaço de escritório/laboratório, diminuindo os gastos trimestrais em quase US$ 150 M.

Também está consolidando seus múltiplos sites acumulados ao longo da expansão e de várias aquisições, restando apenas um site na Europa e 3 nos EUA. A consolidação da atividade distribuída entre vários edifícios ocorrerá em breve.

Modelo de Negócio Futuro da Ginkgo

Em certo nível, a empresa provavelmente ainda precisará realizar alguma transição adicional em seu modelo de negócio para convencer os investidores a retornarem.

Uma possibilidade seria mudar para uma direção mais focada em hardware, algo já iniciado pela venda de laboratórios automatizados para pesquisadores, depois de ter operado principalmente por meio dessas instalações.

Outra opção poderia ser a Ginkgo iniciar mais manufatura por contrato em escala. Sua expertise em ciências biológicas, design de hardware de laboratório e otimização de produção para gigantes como a Merck lhe confere credenciais sérias para ter sucesso nesse caminho.

Por fim, também deve ser observado que os ativos da empresa, como, por exemplo, bilhões de dólares em laboratórios úmidos automatizados, estão severamente descontados na capitalização de mercado atual, situando‑se abaixo de US$ 0,5 B.

Longe de ser apenas uma empresa pesada em propriedade intelectual, a Ginkgo também possui ativos físicos sólidos que sustentam sua atividade e seriam difíceis de replicar por qualquer concorrente.

Conclusão

A Ginkgo Bioworks é pioneira em biologia sintética, tendo feito um movimento na indústria cedo, quase duas décadas atrás.

Do ponto de vista técnico, ela tem e ainda está revolucionando a forma como dados biológicos são gerados, analisados e aplicados em usos úteis. Isso tem ramificações de longo alcance na agricultura, medicina, biotecnologia e uso industrial de bioprodutos.

Também é uma empresa que pode ter sido ambiciosa demais para si mesma, e para os investidores que compraram suas ações no pico de 2021. A dificuldade de fazer o negócio gerar caixa suficiente rapidamente causou preocupações e desencadeou uma crise duradoura, refletida pela queda dos preços das ações.

No entanto, a Ginkgo Bioworks se tornou um parceiro chave para muitas das maiores empresas farmacêuticas, nenhuma das quais tem interesse em uma potencial falência que provavelmente levaria à sua aquisição por um de seus concorrentes.

Este fato simples, combinado com mudanças no modelo de negócio e nas estruturas de custos, deve dar à empresa uma nova trajetória de crescimento e ajudá‑la a se tornar uma pedra angular central de um novo século mais sustentável centrado na biologia.

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Jonathan é um ex‑pesquisador bioquímico que trabalhou em análise genética e ensaios clínicos. Ele agora é analista de ações e escritor financeiro com foco em inovação, ciclos de mercado e geopolítica em sua publicação 'The Eurasian Century'.