合成生物学と工学

私がEditorial Boardの一人となっている新しい合成生物学関係の英文専門誌の最初の記事が発表になっています。

Editorial Board - Synthetic Biology and Engineering - SCIEPublish

これは中国の研究者を中心とする合成生物学の雑誌で、合成生物学を国家戦略として重視している中国での合成生物学の捉え方を反映しているものと思われます。オープンアクセス雑誌ですので、以下、全部DeepLで翻訳した内容を紹介してみたいと思います。

CC BY-NC
https://www.sciepublish.com/index/about/details/id/6.html

A New Phase of Synthetic Biology and A New Journal for Its Twin with Engineering for Biomanufacturing

合成生物学の新局面、バイオマニュファクチャリング工学と対をなす新雑誌

Synthetic Biology and Engineering. 2023, 1(1), 1-2; https://doi.org/10.35534/sbe.2023.10001

An-Ping Zeng , Shang-Tian Yang

A New Phase of Synthetic Biology and A New Journal for Its Twin with Engineering for Biomanufacturing - Synthetic Biology and Engineering - SCIEPublish

合成生物学は、工業生産をグリーンで持続可能なものに変えるための次の産業革命、すなわち酵素、細胞、微生物コンソーシアムを用いて化学品、燃料、医薬品、プラスチックなどのバイオベース製品をバイオプロセスで生産するバイオマニュファクチャリングを実現する学際的な技術である。破壊的かつ戦略的に重要な技術として、世界的に大きな注目を集めています。農業、化学、食品、医療、材料など幅広い分野で応用されており、バイオマニュファクチャリングは2030年までに世界の製造業の3分の1以上を占め、市場規模は約30兆ドルに達すると予測されています。合成生物学とバイオプロセス工学は、バイオエコノミーにおいて、また気候変動、エネルギーや食糧の不足、環境汚染の影響を緩和する上で重要な役割を果たすことになります。また、人口が増加し、高齢化が進む現代社会において、合成生物学は医療においても重要な役割を果たすでしょう。

上記のような可能性とニーズ、そして工学的な生物学（ゲノム解読と編集、遺伝子合成、タンパク質工学、進化工学など）、AI（タンパク質構造と機能の予測、合成経路設計など）、バイオプロセス工学（バイオファウンドリーやその他の自動高処理システムを含む）の急速な進歩に後押しされ、合成生物学は地球規模の課題に対する解決法を提供すべく高速開発の新段階に突入しています。その中で、工学は重要な役割を担っています。現代的な例としては、COVID-19に対するワクチンの迅速な開発と大量生産、特に新しいmRNAワクチンの開発が挙げられます。また、ペニシリンを救命薬として開発したのも、微生物学者、化学者、技術者の共同作業による傑作である。1928年のフレミング（微生物学者）によるペニシリンの発見から1944年の最初の商業生産まで、ペニシリンの大量生産を可能にした無菌水中培養法と生成物の抽出法を開発したのはフローリー（化学者）とチェイン（技術者）であった。ペニシリンの開発は、生化学工学という新しい学問を誕生させるきっかけとなりました。

私たちは、合成生物学者とエンジニアの緊密な連携が、次の産業革命を起こし、生化学工学という学問を再定義するために不可欠であり、緊急に必要であると強く信じています。化学物質や燃料の生産が、化石由来のものからバイオ由来のものに移行することは、想定される産業革命の一部である。現在、デンプンや糖類を中心とした再生可能資源からバイオプロセスで生産されている化学物質は、全体の6％程度に過ぎません。しかし、日常生活で使用される化学物質の60％以上は、豊富な植物バイオマスや産業廃棄物からバイオ的に生産することが可能である。リグノセルロース系やガス系（CO2、CO、H2など）の原料を用いたバイオリファイニングは、持続可能な経済成長と発展のための循環型バイオエコノミーにおいて、地球上の限られた資源を枯渇させずに温室効果ガス（GHG）ゼロエミッションを達成することが可能です。合成生物学とバイオプロセス工学は、バクテリア、古細菌、酵母、微細藻類などの微生物を用いたバイオリファイナリーで、リグノセルロース系およびC1系原料を使用する際の大きな課題を克服するためのバイオインスパイアード・ソリューションを提供するものである。

生物圏に存在する1034個以上の遺伝子によってコード化された代謝および制御ネットワークを定義する1030個以上の微生物ゲノムに含まれる膨大な情報は、人類の生活に役立つように利用されることが期待されています。機械学習とハイスループットなスクリーニング、そして新しいバイオセンサーと検査方法は、無細胞システム、細胞工場、コンソーシアムにプログラムされた遺伝子パーツからバイオプロセスを構築し、経済的に実現可能な製品の力価、速度、収率で産業応用のための生物製造にスケールアップする合成生物学の力を高めることができます。この点で、新しい技術が切実に必要とされているのです。このような技術開発の進展の阻害は、合成生物学に沿ったバイオプロセスおよび関連する工学分野の評価が低いことに大きく起因しています。本誌は、このギャップを埋め、次世代バイオマニュファクチャリングのための合成生物学と工学の双方を強化することを意図しています。