Singularity University Notes - Digital Biology (7 di 25)

Raymond McCauley: biologia digitale

L'altoparlante:

Raymond esplora il modo in cui l'applicazione della tecnologia alla vita - biologia, genetica, medicina, agricoltura - sta interessando ognuno di noi .. È noto per l'utilizzo di storytelling ed esempi concreti per mostrare quanto velocemente stanno avvenendo questi cambiamenti, proprio ora.

Raymond è: presidente della Biotech Track della Singularity University (http://singularityu.org/), un think tank della Silicon Valley dedicato alla formazione dei leader sulle tecnologie esponenziali. Co-fondatore e Chief Architect per BioCurious (http://biocurious.org/), l'hackerspace per la biotecnologia, un no-profit in cui scienziati professionisti, hobbisti e imprenditori DIYbio si uniscono per progettare la prossima grande novità un garage della Silicon Valley. Parte del team che ha sviluppato il sequenziamento del DNA di prossima generazione presso Illumina, dove ha lavorato in bioinformatica, sequenziamento del cancro e genomica personale. Il suo lavoro e la sua storia sono stati descritti in Wired, Forbes, Time e Nature.

Quello che ho imparato da Raymond

Come Brad, anche Raymond ha usato un Prezi, link alle sue diapositive qui

Raymond ha iniziato definendo l'ambito di ciò che considera Biotecnologia: 1/3 dell'economia globale: è medicina, agricoltura, energia, produzione e catena di approvvigionamento (molte definizioni stanno convergendo su temi tecnologici distinti e dovrebbe avere senso ormai)

Ci sono tre pezzi di biologia digitale secondo Raymond: sequenziamento del DNA, ingegneria genetica e accesso democratico agli strumenti.

Quindi cos'è il sequenziamento?

Il sequenziamento del genoma sta determinando l'ordine dei nucleotidi del DNA, o basi, in un genoma - l'ordine di As, Cs, Gs e Ts che compongono il DNA di un organismo. Il genoma umano è composto da oltre 3 miliardi di queste lettere genetiche.

Oggi, il sequenziamento del DNA su larga scala - la scala necessaria per progetti ambiziosi come il sequenziamento di un intero genoma - viene eseguito principalmente da macchine ad alta tecnologia. Proprio come il tuo occhio scansiona una sequenza di lettere per leggere una frase, queste macchine "leggono" una sequenza di basi di DNA.

Una sequenza di DNA che è stata tradotta dall'alfabeto chimico della vita nel nostro alfabeto di lettere scritte potrebbe apparire così:

Cioè, in questo particolare pezzo di DNA, un'adenina (A) è seguita da una guanina (G), seguita da una timina (T), che a sua volta è seguita da una citosina ©, un'altra citosina ©, e così via sopra.

Cos'è l'ingegneria genetica? È il processo di aggiunta di nuovo DNA a un organismo.

Il modo in cui ho capito entrambi i termini: il sequenziamento sta disegnando l'immagine, l'ingegneria genetica sta alterando l'immagine.

Wikipedia dice:

“L'ingegneria genetica, chiamata anche modificazione genetica, è la manipolazione diretta del genoma di un organismo usando la biotecnologia. È un insieme di tecnologie utilizzate per modificare la composizione genetica delle cellule, incluso il trasferimento di geni all'interno e attraverso i confini delle specie per produrre organismi migliorati o nuovi. Il nuovo DNA può essere inserito nel genoma ospite isolando e copiando prima il materiale genetico di interesse usando metodi di clonazione molecolare per generare una sequenza di DNA, oppure sintetizzando il DNA e quindi inserendo questo costrutto nell'organismo ospite. "

Strumenti e termini

La biotecnologia è stata simile a molte "scatole nere" nel mio mondo. Sono le insolite incognite di cui "non posso" conoscere. Ho scoperto che rompere le scatole nere aperte è forse il miglior uso del mio tempo che ho incontrato. Il primo strumento introdotto nella conversazione sulle biotecnologie era DNA Micro Arrays. Questo è essenzialmente un Biochip. Questo termine è ampiamente spiegato sul web, una delle immagini migliori che spiegano un microarray è incollata di seguito.

Lo strumento più user friendly e rivolto al consumatore introdotto è stato 23andMe. Questa azienda ti aiuta a determinare cosa dice il tuo DNA su di te e sulla tua famiglia per $ 99. Tutto ciò che serve è un po 'di sputo e viola. È interessante notare che 23andMe ha riscontrato alcuni problemi della FDA. 23andMe hanno affermato che stavano solo facendo genomica ricreativa. La FDA ha dichiarato che "non sappiamo quanto sia ricreativo dire alle persone che avranno il cancro". Gli esempi di come appare un rapporto sul DNA sono mostrati nel link Prezi e altamente raccomandati.

Come risultato della digitalizzazione della biologia, l'industria biotecnologica sta seguendo la legge di Moore e in effetti sta andando molto più veloce. Il costo della decodifica di un genoma umano è sceso da $ 100 milioni nel 2000 a meno di $ 99 ora. Raymond dice che sarà uguale a sciacquare una toilette nel 2019.

Perché tutto ciò è rilevante?

Raymond ha condiviso un esempio personale che è stato spaventoso ma interessante. Quando Raymond ha terminato il suo sequenziamento, ha appreso che aveva un'alta probabilità di ottenere AMD (degenerazione maculare legata all'età). Questo era ovviamente spaventoso, ma Raymond ha fatto qualcosa al riguardo. Questo è l'intero caso contro "l'ignoranza è felicità".

Dato che Raymond è un do-er, ha fatto praticamente tutto quanto segue e ha aiutato la ricerca a superare AMD in un modo abbastanza significativo

Alcuni esempi di ciò che è considerato all'avanguardia nell'assistenza sanitaria:

  • Verinata Health: questa società è stata acquisita da Illumina e fornisce test parentali non invasivi per il feto. L'idea è di rendere l'assistenza sanitaria più predittiva piuttosto che reattiva
  • La fine dei mamogrammi e delle colonscopie, oltre alle tecniche generalmente invasive, è vicina. Ricordo che quando mio padre fece un'angiografia, la procedura fu piuttosto invasiva, l'anno scorso quando mia madre eseguì la stessa procedura, l'inserimento del tubo avvenne attraverso il suo braccio rispetto alla parte interna della coscia
  • La medicina si sta rapidamente digitalizzando e molti test che richiedono lunghe visite dal medico stanno diventando accessibili (secondo me non vanno bene per i grandi ospedali o i laboratori diagnostici). Questa macchina mostrata di seguito può eseguire test per la maggior parte delle infezioni alla gola in 20 minuti e la macchina costa $ 200

Al centro di tutti i progressi tecnologici (in particolare la caduta dei costi) nella biotecnologia o nella biologia digitale c'è l'atto di digitalizzare un flusso di lavoro. Gli zeri e quelli sono piuttosto sorprendenti, infatti il ​​nostro cervello è cablato con zeri e anche uno (più su questo nella sezione neuroscienze), le seguenti tre tecnologie / società hanno intrapreso il processo di sequenziamento e ingegneria genetica e mappato il suo processo in un quadro digitale:

  • Sequenza di semi conduttori Ion Torrent Questo hyperlink è uno dei video più interessanti che abbia mai visto (e ho appena imparato a introdurre i video in Medium!). È questo tipo di intuizione che abilita la legge di Moore. Spesso diamo per scontata la legge di Moore, ma spesso dimentichiamo che è lo spirito umano che ha questi momenti "Aha" che dicono "perché non possiamo usare qualcosa di fondamentale per le fotocamere digitali e applicare lo stesso concetto per sequenziare un DNA (capire la sequenza di G, A, T e C) "... Basta guardare il video.
  • Geniachip ora acquisito da Roche, ha la missione di rendere universalmente disponibili le informazioni genetiche
  • Oxford Nanopore Technologies utilizza la chiavetta USB in modo molto efficace per rendere portatile l'analisi biologica. Controlla il loro flusso di lavoro

Mentre gli strumenti sopra descritti sono principalmente legati al sequenziamento, il processo di ingegneria genetica è più simile allo sviluppo del software, è qui che i geni vengono incollati e emergono fondamentalmente nuovi tipi di organismi. Ecco come appare un editor Plasmid (penso che possano sembrare molto più belli / accattivanti)

Due strumenti di ingegneria genetica con cui vale la pena giocare:

  • DNA 2.0 offre una pipeline integrata di soluzioni per la comunità di ricerca, comprese piattaforme per l'ingegneria delle proteine ​​e dei vettori, prodotti come vettori di espressione, proteine ​​fluorescenti e cromogeniche, ceppi cellulari e reagenti, nonché progettazione genetica, ottimizzazione, sintesi e clonazione. Guarda il loro video (YOUTUBE si sta aprendo in Pakistan !!!)

Mentre molte preoccupazioni vengono evidenziate sull'ingegneria genetica (la Monsanto è spesso citata come la società malvagia che ha fregato la biodiversità), c'è un caso da fare per eliminare alcuni geni (anche se ammetto di non capire appieno l'impatto sul nostro ecosistema se questo accade)

Già il primo embrione umano è stato "curato" da CRISPR ma questa notizia era troppo controversa per essere pubblicata o condivisa.

L'ultima cosa che voglio condividere sul lavoro di Raymond è la sua fantastica società di apprendimento / spazio condiviso chiamata Bio-Curious! Ho intenzione di trascorrere del tempo in questa struttura questa estate in California

La grande idea è di mistificare i termini spaventosi della biologia e rendere gli strumenti più accessibili. Questo pensiero risuona profondamente in me, perché anche io credo che l'allocazione del capitale non dovrebbe essere un privilegio di pochi, e in effetti si possono prendere decisioni di investimento di qualità significativamente migliore acquistando la folla. Per questo le società e i loro leader dovranno superare la loro paranoia e insicurezze. Anche se penso che un problema molto più grande sia che la maggior parte dei leader non capisce bene come e perché le loro aziende sono preziose, ma questa è una discussione per un'altra volta.

Cosa ha consegnato finora Bio-curioso? Il microcolo è un ottimo esempio.

L'ultimo discorso di Raymond che riassume la maggior parte di ciò che ho scritto.

La serie completa di note dettagliate è disponibile a questo link