¿Puede la biocomputadora de BiologIC ayudar a llevar la biofabricación al espacio?

La biocomputadora de BiologIC Technologies.

Tecnologías biológicas

Vivimos en un mundo donde las computadoras pueden impulsar toda la red mundial, crear música y arte, e incluso escribir ensayos universitarios. Pero cuando se trata de domesticar la biología, aún no hemos podido aprovechar al máximo el poder de las tecnologías computacionales. BiologIC Technologies, una empresa de Cambridge, Reino Unido, quiere llevar la innovación disruptiva a la biofabricación con la primera biocomputadora del mundo, un sistema integrado y programable que se puede adaptar a múltiples aplicaciones, desde realizar pruebas de laboratorio o hacer terapias celulares.

El director ejecutivo y presidente de BiologIC, Richard Vellacott, ve un enorme potencial en la biotecnología: desde el cultivo de alimentos a base de células que tienen una huella ambiental mucho menor hasta el suministro de medicamentos más asequibles para las personas. La gran pregunta es: ¿por qué no hemos resuelto estos problemas todavía? Vellacott cree que esto se debe a una crisis de productividad en los laboratorios de biología que impide que la biofabricación alcance su máximo potencial.

Este diagnóstico se basa en una importante experiencia en la industria: antes de BiologIC, Vellacott se desempeñó como director financiero, director financiero y director general interino en Horizon Discovery, una de las primeras empresas de medicina personalizada y edición de genes. Las terapias génicas y celulares prometen curar muchas enfermedades, pero están inherentemente limitadas por la productividad de los laboratorios, y BiologIC Technologies propone una solución a este problema.

Si bien los avances en tecnologías computacionales en los últimos 70 años se han escalado exponencialmente de acuerdo con la ley de Moore, el descubrimiento de fármacos ha seguido la tendencia inversa de volverse más lento y más costoso con el tiempo. Este patrón, conocido como la ley de Eroom (Moore escrito al revés), es la razón por la que se tarda tanto en desarrollar curas y por la que, cuando los medicamentos finalmente llegan al mercado, el precio puede ascender a millones de dólares.

BiologIC espera revertir la ley de Eroom mediante la integración de tecnologías de la Industria 4.0, como la automatización, la inteligencia artificial y las interfaces ciberfísicas, en los flujos de trabajo de biología para hacer que los laboratorios biológicos sean mucho más eficientes. Inspirada en la invención del circuito integrado que impulsó la revolución de la información, la biocomputadora es un sistema de cambio de paradigma que puede impulsar la biorrevolución:

“Los últimos 70 años han transformado el mundo en términos de tecnología de la información. Podemos tomar todo ese conocimiento y aplicarlo a un proceso físico, como la biología”, piensa Vellacott. “Eso nos permitirá transformar completamente los flujos de trabajo de biología”.

La tiranía de los números en biología.

La biofabricación promete cambiar el modelo económico mundial. McKinsey estima que el 60 % de los aportes físicos a la economía podrían hacerse con la biología, y Vellacott está de acuerdo: “La mentalidad de extracción simplemente no es sostenible”, está convencido. “Podemos usar la biología para alimentar, alimentar, sanar, construir y computar. Podemos crear industrias completamente nuevas que sean mucho más sostenibles”. Pero escalar la biología del banco de laboratorio a la escala de la población requiere cambios transformadores en casi todos los procesos, desde la investigación hasta la fabricación.

En la década de 1960, los ingenieros informáticos se enfrentaron a un problema conocido como la “tiranía de los números”. En el pasado, las computadoras se construían a partir de una serie de módulos, cada uno de los cuales realizaba una sola función. Para construir un circuito simple, se tenían que conectar varios módulos y, a medida que las operaciones se volvían más complejas, se tenían que usar más y más componentes, lo que imponía un límite en los diseños. La invención del primer circuito integrado fue un punto de inflexión para las tecnologías informáticas: los problemas que antes requerían diseños modulares complejos ahora podían resolverse en una placa de circuito, lo que permitía todas las aplicaciones tecnológicas que conocemos hoy en día, desde relojes inteligentes hasta misiones espaciales.

Hoy en día, la biotecnología enfrenta el mismo problema: cada proceso en el complejo ecosistema de la biotecnología y la biofabricación se divide en muchas operaciones diferentes. Esas operaciones utilizan estaciones de trabajo aisladas, equipos especializados costosos y, a veces, instalaciones completamente diferentes. BiologIC Technologies quiere cambiar eso combinándolos en la primera biocomputadora del mundo.

La biocomputadora es esencialmente un "laboratorio en una caja": contiene el hardware utilizado en cada biolaboratorio y el software para operarlo. Se puede reprogramar fácilmente para ejecutar diferentes aplicaciones, desde la fabricación de alimentos hasta el cultivo de células para terapias celulares. Para crear estos dispositivos personalizados, BiologIC mapea cada proceso que realiza un laboratorio, lo codifica en operaciones automatizadas, fabrica piezas personalizadas mediante impresión 3D y las combina en un sistema integrado.

El resultado es el sistema de biofabricación más simple pero versátil del mundo: el dispositivo puede mover líquidos, monitorear el crecimiento celular, agregar los nutrientes requeridos, filtrar y extraer productos útiles, todo mientras genera una gran cantidad de datos de proceso para comprender cómo funciona la biología. y mejorar el proceso en tiempo real. La biocomputadora combina docenas de piezas de equipo de laboratorio en un sistema integrado donde los diferentes componentes se comunican y trabajan juntos para controlar todo el proceso.

Construyendo biofábricas del futuro

Este enfoque transformador para administrar los flujos de trabajo de biología puede generar impacto en muchos sectores. Las tecnologías de la Industria 4.0 hacen que los laboratorios de biología se parezcan más a las fábricas y pueden brindarle a la industria de la biología sintética la ventaja que falta para transformar ideas brillantes en soluciones de biofabricación: “Las empresas que comprendan completamente y capturen las ventajas conferidas por la Industria 4.0 estarán mejor posicionadas para crear valor a partir de la oportunidades que se avecinan”, piensa Vellacott.

BiologIC Technologies trabaja con empresas para desarrollar dispositivos personalizados para sus aplicaciones específicas. La compañía se asoció recientemente con el Centro para la Innovación de Procesos (CPI) del Reino Unido, que reúne a la academia, las empresas, el gobierno y los inversores para traducir ideas en productos. El centro actúa como un catalizador para la innovación efectiva al proporcionar a los clientes acceso a los expertos, equipos, redes, financiamiento y más adecuados:

“Como socio de muchos innovadores líderes, CPI se encuentra en una posición única para aprovechar la experiencia de clase mundial y llevar las empresas de la innovación a la comercialización mientras invierte en los futuros líderes empresariales”, dijo Frank Millar, director ejecutivo de CPI. “Durante los últimos 18 años, CPI se ha convertido en uno de los centros de innovación más grandes y con mejores recursos del Reino Unido”.

BiologIC Technologies tiene actualmente dos importantes proyectos de bioinformática con el CPI, uno en la fabricación de vacunas de ARNm y otro en la terapia con anticuerpos.

“Habiendo colaborado de cerca durante un período prolongado, estamos impresionados con la velocidad de ejecución y la tracción comercial de BiologIC. Vemos fuertes ventajas en el sistema bioinformático de BiologIC y la capacidad de aumentar la productividad de los bioprocesos en relación con la competencia en el sector. Richard y el equipo de administración han construido un negocio impresionante y estamos encantados de apoyar y contribuir al negocio a medida que ingresa en una nueva y emocionante fase de crecimiento”, dijo el director ejecutivo de CPI.

Hacer que los medicamentos que salvan vidas sean asequibles y más

Uno de los objetivos de BiologIC es democratizar la atención médica con la capacidad de fabricar terapias en entornos remotos o lugares que no cuentan con la infraestructura para hacerlo. La biocomputadora podría impulsar la biofabricación distribuida: al instalar estos dispositivos en hospitales, uno podría hacer terapias esenciales justo donde se necesitan y llevarlas a las personas mucho más rápido.

Por ejemplo, la tecnología de BiologIC se puede utilizar para fabricar vacunas en puntos críticos de infección emergentes. Uno de sus primeros clientes, Oxford Biomedica, fabrica los componentes para las vacunas y terapias celulares contra el COVID de AstraZeneca. La empresa se ha asociado con BiologIC para avanzar en el desarrollo de vectores virales. Oxford Biomedica está utilizando la nueva tecnología para hacer que su proceso sea más reproducible y probar más formas de insertar ADN en las células, lo que ayuda a acelerar el desarrollo de nuevas vacunas.

Pero esto es solo rascar la superficie de lo que puede hacer un sistema de fabricación de extremo a extremo totalmente autónomo. Vellacott cree que la biocomputadora podría incluso impulsar expediciones espaciales de largo alcance: “El circuito integrado realmente transformó el programa espacial. Y, por analogía, ahí es exactamente donde estamos haciendo biología en el espacio. No puede tener un tipo de sistema de “una caja, un trabajo” porque entonces estaría enviando miles de cajas diferentes a los satélites oa Marte. Quieres que una caja haga muchos trabajos: puede cultivar tus alimentos, hacer tus medicinas, purificar el aire, etcétera”, prevé Vellacott.

Puede parecer fuera de alcance por ahora, pero solo se necesitaron 66 años para pasar del primer vuelo en avión al alunizaje. La biocomputadora puede construir un ecosistema completo de aplicaciones, tanto aquí en la tierra como en el espacio, para conducir a la biorrevolución de la misma manera que las computadoras han revolucionado nuestras vidas. El cielo es el limite.

Gracias a Katia Tarasava por investigar e informar adicionalmente sobre este artículo. Soy el fundador de SynBioBeta y algunas de las empresas sobre las que escribo son patrocinadores de la conferencia SynBioBeta y el resumen semanal.