Ginkgo Bioworks (DNA): Pagtatayo ng Buhay Ayon sa Kailangan

Isang Bagong Panahon Para sa Biotech

Over time, knowledge about medicine and biotechnology has changed in successive important phases. At first, it was mostly about understanding natural biochemical processes. Then, synthetic chemical drugs started to alter these processes. Then, bioengineering allowed for the production by GMO microbes of cheap and safe insulin, growth hormone, etc.

Sa paglipas ng panahon, ang kaalaman tungkol sa medisina at biotechnology ay nagbago sa sunud-sunod na mahahalagang yugto. Sa una, ito ay karamihan tungkol sa pag-unawa sa likas na mga prosesong biokimikal. Pagkatapos, nagsimulang baguhin ng mga sintetikal na kemikal na gamot ang mga prosesong ito. Pagkatapos, pinahintulutan ng bioengineering ang paggawa ng murang at ligtas na insulin, growth hormone, at iba pa gamit ang GMO na mikrobyo.

Sa kasalukuyan, maraming teknolohiya ang nagsasama-sama upang buksan ang isa pang panahon ng biosiyensiya: Malaking datos, AI, awtomasyon, tumpak na genetic engineering, advanced analytics, atbp.

Ang yugtong ito ng bagong nilikhang organismo at mga therapy ay hindi lamang pagwawasto o pag-uulit ng nilikha ng kalikasan, kundi paglikha mula sa simula ng ganap na mga bagong kakayahan. Ito ay maaaring maging radikal na bagong kasangkapan para lutasin ang karamihan sa mga problema ng modernong mundo: polusyon sa plastik, pagbabago ng klima, napapanatiling agrikultura, hindi nakakalat na produksiyong industriyal, biosecurity, mga sakit na walang lunas, regenerative medicine, mga paggamot para sa pagkaluma, atbp.

Ang pamamahala sa pagharap sa ganitong ganap na bagong teknolohikal na stack, bukod pa sa komplikadong kalagayan ng medikal na pananaliksik, klinikal na pagsubok, o mga pasilidad pang-industriya, ay maaaring maging mahirap, kahit para sa mga pinuno ng industriya.

Ito ang dahilan kung bakit lumilitaw ang mga espesyalistang kumpanya upang magbigay ng kanilang kadalubhasaan bilang serbisyo sa pamamagitan ng “Research-as-a-Service” o “organisms-on-demand” na mga bagong anyo ng alok. At nangunguna sa umuusbong na sektor na ito ay isang kumpanya: Ginkgo Bioworks.

Ang Pinagmulan ng Ginkgo Bioworks

Itinatag ang kumpanya noong 2008 ng limang siyentipiko mula sa MIT, upang gumawa ng GMO na bakterya para sa mga industriyal na aplikasyon. Ang pangunahing ideya ay na karamihan sa mga proyektong gumagamit ng binagong mikroorganismo ay kailangang ulitin nang hiwalay ang parehong mga hakbang bago makamit ang isang magagamit na produkto.

Sa halip, ang isang kumpanya tulad ng Ginkgo ay maaaring isagawa ang mga hakbang na ito nang isang beses at pagkatapos ay maglisensya ng maraming produkto mula sa karaniwang teknolohikal at biyolohikal na batayan.

Isipin mo ang isang selula. Para itong maliit na makina na tumatakbo sa digital na code, halos katulad ng isang computer, maliban na sa kasong ito ang code—sa halip na zero at isa, ito ay A, T, C, at G.

Kaya ang synthetic biology ay pagprograma ng mga selula tulad ng pagprograma natin ng mga computer, sa pamamagitan ng pagbabago ng DNA code sa loob nila. Kami ay parang mga programador ng selula na maaaring kunin. Ang aming trabaho ay gawing gawin ng selula ang nais ng aming mga kliyente.

Jason Kelly – Ginkgo Bioworks CEO

Ginkgo ay unang kumpanya ng biotechnology na sumali sa kilalang Y Combinator start-up accelerator program noong 2014 at noong isang panahon ay isa sa pinakamalaking pribadong hawak na biotech companies sa mundo, tinatayang $4.2 bilyon noong 2019.

Ang kumpanya ay nagwentang publiko noong 2021 sa pamamagitan ng SPAC merger at nagawang makuha ang ticker ng NYSE na DNA, na dating pag-aari ng biotech pioneer na Genentech (bago ito nakuha ng Roche).

Natanging Serbisyo at Imprastruktura ng Ginkgo

Ginkgo Automation

Ang orihinal na punto ng pagbebenta para sa Ginkgo ay ang paglikha nito ng datos na biyolohikal sa isang awtomatiko at pare-parehong paraan.

Ito ay isang mahalagang pag-unlad para sa biotech, dahil ang mga pag-aaral na mahirap ulitin o ikumpara ay nagpapahirap sa industriya at anumang mga pagtatangka na sistematisahin ang mga siyentipikong tuklas.

Ang awtomasyon, sa halip na masakit at mabagal na manu-manong paggawa ng mga PhD-level na mananaliksik, ay kailangan din upang mapanatili ang kontrol sa gastos.

Upang lutasin ang mga isyung ito, nag-develop ang kumpanya ng Reconfigurable Automation Carts (RACs), isang modular na bloke para lumikha ng awtomatikong biolabs, na may mga robotic arm, wireless na koneksyon, at mga modular na slot para sa analytical na kagamitan.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Maaari na silang pagdugtung-dugtungin upang lumikha ng isang uri ng “assembly chain” para sa mga siyentipikong eksperimento at bioanalyses.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Ang solusyong ito ay pinagsama sa isang alok na software, na lumilikha ng isang flexible na solusyon na maaaring iangkop at baguhin sa loob lamang ng ilang araw o oras, kumpara sa mas matigas na research infrastructures na nangangailangan ng buwan ng magastos na reconfiguration para sa mga bagong proyekto.

Ginkgo Datapoint

Habang ang Automation ay lumilikha ng datos na biyolohikal, ang Datapoint ay pinoproseso ang mga ito tungo sa kapaki-pakinabang na mga insight.

Ang susi ay ang mabilis na pagbuo ng datos na maaaring maggabay sa karagdagang mga hypothesis, at ang mabilis na pag-ulit ng mga bagong eksperimento upang patuloy na umusad.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Sa pamamagitan ng serbisyong ito, maaaring magbigay ang Ginkgo ng datos na ganap na pag-aari ng kliyente, na isang kompetitibong kalamangan sa pakikipagsosyo sa iba pang biotech o pharmaceutical na kumpanya.

Ang datos ay maaaring mabuo sa loob lamang ng 3 linggo, na may higit sa 10,000 na in vitro na kemikal at genetic perturbations sa bawat uri ng selula, at malawak na pagpipilian ng mga analytical method na magagamit upang pag-aralan ang mga resulta.

Ang parehong sistema ay maaaring gamitin para sa mabilis na pagbuo ng mga bagong antibodies, isang uri ng molekula na mabilis na nagiging pangunahing gamot sa oncology at iba pang medikal na larangan. Maaaring magsala ang Ginkgo ng hanggang 2,400 na iba’t ibang antibodies nang sabay-sabay, salamat sa $1B na halaga ng awtomatikong wet lab infrastructure.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Sa huli, ang teknolohiyang ito ay maaari ring magamit upang lumikha at subukan ang mga bagong mRNA sequence nang napakabilis.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Sa pangkalahatan, ang mga datos na ito ay maaari ring magamit upang sanayin ang AI agent na dalubhasa sa biotech research, alinman direkta ng Ginkgo o ng mga kliyente nito kung handa silang magbayad para sa walang limitasyong pag-access sa nasabing datos. O sa katunayan, maaaring makatulong sa AI na magkwenta nang mas matipid sa enerhiya gamit ang organoids, micro-brain na pinalaki sa laboratoryo at maaaring kumonekta sa mga silicon chip.

Mga Segmento ng Ginkgo Bioworks

Dahil napakalawak ng potensyal para sa mga custom na bioengineered na organismo at synthetic biology, may potensyal ang Ginkgo sa maraming napakalaking merkado, partikular na agrikultura, biologic pharmaceuticals, biosecurity, mga programang pamahalaan, at industrial biotechnology.

Agrikultura

Habang ang modernong pagsasaka ay nasa ilalim ng presyon mula sa pangangailangan para sa mas napapanatiling praktis, invasive species, pagguho ng lupa, at pagbabago ng klima, mataas ang demand para sa mga bagong uri ng pananim.

Ang kumpanya ay nagpapatakbo ng sarili nitong greenhouse facility at may access sa higit 387,000 na strain ng agronomic na halaman, pati na rin 2.7 bilyong gene sa isang pribadong metagenomic database na halos hindi nag-ooverlap sa mga pampublikong gene database.

Ang pokus ng segmentong ito ay nahahati sa crop protection (kontra peste at sakit), crop nutrition (optimizasyon ng pataba), at plant traits (bilis ng paglago, ani, resistensya sa tubig o thermal stress, atbp.).

Ang mga produkto ng Ginkgo ay tumutulong lumikha ng biocontrol para sa mga peste na kung hindi ay kailangan ng kemikal na paggamot upang hindi masira ang mga pananim, tulad ng halimbawa ang pakikipagtulungan sa Vitales upang kontrolin kritikal na mga sakit ng soybeans sa Brazil.

“Ang pakikipagtulungan sa Ginkgo ay nagpapabilis sa aming timeline para dalhin ang mahahalagang bagong solusyon sa biocontrol sa merkado. Ang kadalubhasaan ng Ginkgo sa fermentation at formulation, kasama ang mga koponang nagtutulungan sa iisang bubong, ay magpapabilis sa pag-develop ng mga produktong konsepto na ekonomikong kapaki-pakinabang.”

Fernando Eduardo Alves de Sousa – Biological Sciences, Vitales

Kasama sa listahan ng kliyente ng Ginkgo sa agribusiness ang mga nangungunang kumpanya tulad ng pandaigdigang lider na Bayer at Syngenta.

Ang pakikipagtulungan sa Bayer ay naglalayong palitan ang nitrogen fertilizers ng bakterya; ang nitrogen fertilizer ay kumukonsumo ng 5% ng kabuuang natural gas na ginagamit sa buong mundo at responsable sa 3% ng global greenhouse gas emissions.

Biopharma

Bilang isa sa pinakamalaking kumikita sa industriya ng biotech, napakahalaga ng sektor ng biopharma para sa Ginkgo. Nakaseguro ang kumpanya ng relasyon sa isang kahanga-hangang listahan ng malalaking pharmaceutical companies, kabilang ang Pfizer, Novo Nordisk, Biogen, Moderna, at Boehringer Ingelheim.

Naniniwala kami na ang natatanging kombinasyon ng Ginkgo ng kadalubhasaan sa cell programming, proprietary tools, at kaalaman sa mga sistemang biyolohikal ay ginagawa silang perpektong kasosyo sa kolaborasyon.

Alphonse Galdes  – Fmr. Head of Pharmaceutical Operations & Technology at Biogen

Ang pakikipagtulungan at mga serbisyo ay nakasaayos sa 6 na iba’t ibang pangunahing paksa:

• Pinag-optimisa na paggawa ng biologics at peptides, partikular para sa Novo Nordisk at Selecta Biosciences.
• Produksyon ng active pharmaceutical ingredients (API) sa pamamagitan ng scaled-up biocatalysis at fermentation.
• Mga solusyon sa molecular diagnostic, sa pamamagitan ng proprietary enzyme database at mga ekspertong enzyme designer.
• Gene therapy, na nakatuon sa lipid nanoparticles at AAVs (viral vectors) capsules para sa paghahatid ng genetic material.
• Cell therapy at gene editing gamit ang CAR-T, CRISPR, at isa pang advanced method para sa tumpak na gene editing.
• RNA therapeutics at bakuna na nag-ooptimize ng mRNA at circRNA sequences para sa mas pinabuting tibay at protein expression, partikular para sa Moderna at Pfizer, at paggamit ng mRNA data generation AI models.

“Ang pag-access sa proprietary platform ng Ginkgo ay makakatulong sa Pfizer na maghanap ng mga bagong at kapana-panabik na RNA constructs na may pinabuting katatagan at expression na maaaring magdulot ng mas epektibong paggamot.”

Will Somers – Head of Biomedicine Design at Pfizer

Kabilang sa mga pangunahing pakikipagtulungan na lumalago kamakailan, pinalawak ng Novo Nordisk ang koneksyon nito sa Ginkgo noong 2024. Ang nagsimula noong 2022 na may limitadong pokus sa production optimization ay ngayon ay tumitingin din sa pagpapalawak nito, pati na rin sa pagdaragdag ng discovery at development ng mga bagong protein-based na pharmaceutical.

Ang pag-unlad na ito ay isang matibay na indikasyon ng potensyal na mayroon kami upang mag-engineer ng mga sistemang biyolohikal na magpapalawak ng chemical space ng mga biyolohikal na gamot.”

Brian Vandahl – SVP, Global Research Technologie sa Novo Nordisk

Ang iba pang iba’t ibang research programs at pakikipagtulungan ng Ginkgo na maaaring banggitin ay kinabibilangan ng:

• Cannabinoids
• Programmable microbes para sa mga sakit sa bituka
• Bioremediation ng microplastics
• Pag-recycle ng basura at kontaminante

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Biosecurity at Pamahalaan

Sa panahon ng pandemya, nagbigay ang Ginkgo ng tulong sa paggawa ng mga test para sa pagtuklas ng Covid-19, na may higit sa 15 milyong sample na nasuri sa 11 pangunahing internasyonal na paliparan.

Ngayon ay tumutulong ito sa pagmomonitor ng H5N1 (avian flu) sa pamamagitan ng genomic surveillance gamit ang anonymized milk samples.

Ang kumpanya ay isinasagawa ang mga gawaing ito pangunahing sa pamamagitan ng 2 kasangkapan: Horizon at Canopy.

Horizon

Ito ay isang biological reporting suite ng software at database na may Localized biointelligence (BIOINT) para sa mga heograpiyang interesado. Ang pangkalahatang ideya ay magbigay ng mas mahusay na datos sa mga decision-maker sa mga ospital, pamahalaan, airline, atbp.

Ginagawa ito sa pamamagitan ng early warning systems, forecasting at modeling ng mga impeksyon, pagtukoy ng mga high-risk hub, pagsusuri ng kahandaan, at pamamahala ng suplay, at maaari ring magamit upang sanayin ang mga custom na AI.

Canopy

Ang Canopy ay isang localized pathogen surveillance system na gumagamit ng mabilis na PCR para sa detection, next-generation sequencing, at AI-powered analysis.

Ginawa ito upang magbigay ng maagang babala, mas mahusay na pagsusuri ng real-time na sitwasyon, at punan ang mga puwang sa pampublikong datos.

Kasama ang Horizon, maaaring tumulong ang Ginkgo na mas mahusay na harapin ang mga potensyal na pandemya, patuloy na epidemya, at pangkalahatang bio-threats.

Industrial Biotech

Maraming chemical at manufacturing industrial systems ay umaasa sa malalaking suplay ng toxic at/o nakakalat na mga materyales at maaaring maging napaka-energy-intensive. Sa teorya, karamihan sa mga ito ay maaaring palitan ng biochemical abilities ng mga mikrobyo, halaman, o hiwalay na enzymes.

Sa kasalukuyan, nakikipagtulungan ang Ginkgo sa mahahalagang kumpanya sa sektor na gumagawa ng mga colorants, flavors, perfumes, atbp. tulad ng Givaudan, Robertet, o Solvay.

Ito ay maaaring magpalit ng chemical o metallic catalysts ng biocatalysts, palitan ang artificial ingredients ng natural na mga sangkap, o lumikha nang mura at mas maaasahan ng functional proteins.

Hindi Tiyak na Business Model ng Ginkgo

Sa kabila ng kahanga-hangang teknikal na mga tagumpay, nahihirapan ang Ginkgo mula sa pananaw ng pamumuhunan at presyo ng stock.

Ito ay pangunahing dahil sa natatanging business model nito, na pinagdududahan ng marami kung makakakuha ito ng sapat na pera upang bigyang-katwiran ang napakataas nitong 2021 valuation, na lalo pang napalaki ng pangkalahatang mataas na valuation ng buong sektor ng biotech noong pandemya.

Ang katotohanang hindi tumatanggap ng royalties ang Ginkgo para sa kanyang discovery ay isang komersyal na kalamangan sa paglagda ng mga kasunduan ngunit maaari ring lubos na hadlangan ang kakayahan nitong kumita mula rito sa pangmatagalan.

Ang ilang elemento na nagpapakita nito ay marahil nagsisimulang magbago. Una ay ang paghahatid ng isang malaking milestone sa isang proyekto kasama ang Merck, na magreresulta sa $9M payout sa Q4 2024, at ang pagsisimula ng stage 2 ng proyekto na may inaasahang mas malalaking bayad.

Dahil ito ay dapat magdulot ng pagpapabuti sa proseso ng biomanufacturing ng Merck, malamang ding magbibigay ito ng karagdagang kita para sa Ginkgo sa hinaharap. Ang nabanggit na pagpapalawak ng pakikipagtulungan sa higanteng insulin at kilalang Ozempic na Novo Nordisk ay magiging mahalaga rin.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Sa kabuuan, ang kumpanya ay may hanggang $1.7B na kabuuang potensyal na hinaharap na cash revenue sa downstream milestone pool.

Ang kumpanya ay ngayon din nagbebenta nang direkta ng mga kasangkapan nito sa mga mananaliksik sa parehong pampubliko at pribadong laboratoryo, na lumilikha ng isa pang daloy ng kita (kasama ang hinaharap na maintenance, update, at consumable sales) na maaaring mas matatag kaysa sa hindi regular na milestone payment mula sa mga kasosyo.

Sa pangkalahatan, ang mga kita mula sa biosecurity ay humihina sa post-pandemic era ngunit napapalitan ng mga kontrata sa cell engineering.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Pagbabago ng Estruktura

Isa pang elemento upang mapabuti ang pinansyal na sitwasyon ng kumpanya ay ang pagbawas ng overhead costs. Noong 2024, agresibong binawasan ng kumpanya ang mga gastusin na hindi kaugnay sa tao at opisina/lab space, na nagbawas ng quarterly spending ng halos $150M.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Kinokonsolida rin nito ang maraming site na naipon sa paglawak at ilang acquisitions, na may natitirang isang site sa Europa, at 3 sa US. Ang konsolidasyon ng aktibidad na nakakalat sa maraming gusali ay magaganap din sa lalong madaling panahon.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Hinaharap na Business Model ng Ginkgo

Sa ilang antas, malamang na kailangan pa ng kumpanya na magsagawa ng karagdagang paglipat sa business model nito upang hikayatin ang mga mamumuhunan na bumalik sa kumpanya.

Isa ay maaaring paglipat sa mas hardware-focused na direksyon, isang bagay na nasimulan na sa pagbebenta ng mga automated labs sa mga mananaliksik, matapos na karamihan ay gumana lamang sa pamamagitan ng mga pasilidad na ito.

Isa pang opsyon ay maaaring magsimulang magpatakbo ang Ginkgo ng mas maraming contract manufacturing sa malaking sukat. Ang kadalubhasaan nito sa biosciences, disenyo ng lab hardware, at pag-optimize ng produksyon para sa mga higante tulad ng Merck ay nagbibigay dito ng matibay na kredensyal upang magtagumpay sa landas na ito.

Sa huli, dapat ding tandaan na ang mga asset ng kumpanya, tulad ng halimbawa bilyong dolyar sa automated wet labs, ay lubos na discounted sa kasalukuyang market capitalization, na nasa ibaba ng $0.5B.

Hindi lamang ito isang IP-heavy na kumpanya, may ilang solidong pisikal na asset din ang Ginkgo upang suportahan ang kanilang aktibidad at magiging mahirap itong tularan ng anumang kakumpitensya.

Konklusyon

Ang Ginkgo Bioworks ay isang pioneer sa synthetic biology, na gumawa ng hakbang sa industriya nang maaga, halos dalawang dekada na ang nakalipas.

Mula sa teknikal na pananaw, ito ay patuloy na nire-rebolusyon ang paraan ng pagbuo, pagsusuri, at paglalagay ng mga datos na biyolohikal sa kapaki-pakinabang na mga aplikasyon. May malawak na implikasyon ito sa agrikultura, medisina, biotech, at industriyal na paggamit ng mga bioprodukto.

Ito rin ay isang kumpanya na maaaring masyadong ambisyoso para sa sarili nito, at para sa mga mamumuhunan na bumili ng stock ng kumpanya sa tuktok nito noong 2021. Ang kahirapan sa pagpapalago ng negosyo upang mabilis na makabuo ng sapat na cash ay nagdulot ng mga alalahanin at nagpasimula ng matagal na krisis, na makikita sa pagbagsak ng presyo ng stock ng kumpanya.

Gayunpaman, ang Ginkgo Bioworks ay naging pangunahing kasosyo ng marami sa pinakamalalaking pharmaceutical companies, na walang sinuman ang may interes sa posibleng pagkalugi na malamang ay magdudulot ng pag-aakquire nito ng isa sa mga kakumpitensya nito.

Ang simpleng katotohanang ito, kasama ang mga pagbabago sa business model at estruktura ng gastos, ay dapat magbigay sa kumpanya ng bagong landas ng paglago at tulungan itong maging sentral na susi ng isang bagong mas napapanatiling siglo na nakasentro sa biyolohiya.

Pinakabagong Balita sa Ginkgo Bioworks