26 April 2019

Коренные микробы на пике моды

Health
Indibiome – is the new black (что-то очень стильное) — так называется статья на английском (ссылка на Хабр), здесь приводится перевод моего собственного текста.

Коренные микробы на пике моды, точно так же как в электронной и компьютерной индустриях, конструкторские бюро микробов будут способны удовлетворить потребности в здравоохранении, сельском хозяйстве, производстве продуктов питания, промышленности.

Indibiome обсуждается в моей предыдущей статье на русском языке (ссылка). indibiome это коренной микробиом, возник от термина «коренные народы», термин используется ниже в значении «присущ некой среде, локализован и оптимизирован для устойчивого существования».

Микробы существовали всегда, однако технологии, позволяющие эффективно манипулировать микробами, а также накопленные генетические и экспериментальные данные о разнообразных микробных сообществах, достигли необходимого уровня только в последнее десятилетие. Ниже представлена моя концепция междисциплинарного «бюро разработки indibiome», и буду рад вашему отзыву в комментариях.


Компьютерные и электронные приложения разрабатываются исходя из потребностей: сначала ставится проблема, а решение разрабатывается как совокупность новейших и экономичных материалов, элементов, библиотек программного обеспечения и существующих устройств. В мире микробов все по-прежнему работает в основном иначе: кто-то обнаруживает выдающиеся микробные свойства (фермент, способный работать при более высокой температуре, способность отгонять другие вредные микробы и т. д.), а затем пытается создать приложение с этим одним свойством. С точки зрения причины и следствия — мы сначала наблюдаем эффект, а затем пытаемся манипулировать причиной (микробом) в любом возможном приложении. Это дает решения, в которых микробы являются основной частью, и редко встречается сумма технологий, это все равно, что производить микросхемы в новых форм-факторах, но не иметь надлежащих материнских плат или наборов разработчиков программного обеспечения, нацеленных на использование полного потенциала.

Небольшое представление о разнице между микробами и indibiome в контексте этой статьи, индибиом — это набор различных микробов, находящихся в устойчивом равновесии, что поддерживается микробными взаимодействиями. Именно отдельных микробов мы изучили достаточно хорошо, и многие из этих воплощены в миллиардных технологиях, в то время как понимание микробиома далеко не полное из-за сложности, возникающей при множестве взаимодействий. С точки зрения применения мы обычно используем микробы для производства: биоразлагаемые вещества, лекарственные средства (например, инсулин), ферментацию пищи и алкоголя и т. д. Иногда в качестве источника новых молекул для медицины и биотехнологии. Микробиомы (консорциумы бактерий) в основном рассматриваются вместе с нишей, которую они занимают – кишечный микробиомом и кишечник, микробиомом кожи и кожа, озерный микробиом и озеро. Мы нацелены на решения, полезные для ниши, когда мы пытаемся повлиять на микробиом, другими словами, общий подход — это решение проблемы ниши путем добавления, улучшения, манипулирования в ней микробиомом. Хорошей подсказкой при выборе конфигурации микробиома может быть известный микробиом ниши — индибиом, например, многие бренды в области вагинального ухода черпают вдохновение в последних исследованиях вагинального микробиома (ссылка на статью на Хабре).

Первые шаги были сделаны в здравоохранении, поскольку кишечный микробиом и кишечник, по-видимому, являются одной из основополагающих частей здоровья человека, другие направления — это почва и кожа – и далее везде, где может дать выгоду использование открытой системы. Более того, вы можете заинтересоваться индибиомами зданий, автомобилей, одежды, домашних животных. Везде, где это могло бы решить проблемы, например, обеспечение безопасности производства продуктов питания с использованием индибиома здания фабрики или защита от нозокомиальных инфекций в больнице с использованием индибиома помещения, или снижение уровня аллергии на домашних животных.

Понимание сложности микробиома возможно только при междисциплинарных подходах. Как только проблема, связанная с нишей, будет выбрана: биоинформатика и литературный поиск сузят область исследований, молекулярная биология будет использоваться для лабораторных испытаний и манипуляций, и наконец можно использовать инженерные системы, моделирующие исходную нишу (где, благодаря способности датчиков, модель может быть оцифрована, см. проект
SHIME and M-SHIME — ProDigest — симулятор кишечника) и, наконец, микробиом должен быть доставлен до места с использованием подходов из материаловедения. Таким подходом можно сформировать даже местные микробиомы de novo.

Все вышеперечисленные факты приводят нас к концепции дизайн-бюро микробиома. Услуги по промышленному дизайну и созданию прототипов уже работают: человек приходит с проектами начинки и электроники, а компания разрабатывает планшет, проектирует и 3D-печатает оболочку устройства, собирает прототип и производит внутреннее операционное программное обеспечение или подключает его к облаку. Но все началось с проблемы, которую нужно решить, и некоторой идеи о том, как это сделать. Микробные технологии конца 2020 года уже не являются ракетостроением (no rocket science), выращивание бактерий и их клонирование доступны каждому, так же как и покупка микрочипов и обработка данных. Любое решение может быть протестировано в течение нескольких месяцев.

На данный момент технологическими драйверами являются академические институты, в основном создающие спин-оффы как побочные проекты с учеными из основных проектов учреждения. Обычно это происходит, когда научная группа думает о применении обнаруженного эффекта и активно продвигается вперед. Спин-оффы – общее место в таких областях, как, например, фотоника (пример), где исследования предназначены для приложений, в мире микробов эта практика еще в новинку. Потенциально академические достижения в области микробиологии содержат различные решения существующих проблем.
В то время как ядро решения будет исходить из области микробиома, еще более захватывающим является «упаковка решения». Дополняющие части финального решения могут быть получены с помощью следующих прорывных технологий:
Биоразлагаемые материалы — часто служат средством для непрерывной доставки лекарств, материалы могут быть разработаны для избирательного разложения только определенными бактериями и, следовательно, все решение действует как терапевтический агент
Микрофлюидика — лаборатория на чипе, решения, которые используют бактерии в качестве датчиков или производителей в микроформате
Data science — как например цифровые карты сельского хозяйства и почвенных микробиомов, используемые для стратегии улучшения почвы. Мы сделали прототип карты устойчивости к антибиотикам с infotanka, например (ссылка)
Биоинформатика — потенциально может создать новый микробиом из бактерий с известными геномами — так, чтобы обеспечить совершенно новые метаболические цепи
Технологии ферментации — процессы брожения могут превратить несъедобную пищу в питательную и функциональную

Основная экспертиза



Основная экспертиза бюро заключается в микробиологических приложениях, то есть в понимании технологических пайплайнов для разных отраслей промышленности, в которых уже используются микробные препараты. Это позволило бы команде избежать подхода, основанного на одной области (то есть, только в области медицины или добычи нефти) и применять успешные идеи в различных направлениях.
Межотраслевая команда должна быть инженерного уровня, а не лауреатов Нобелевской премии, это важно. Профессионализм команды должен включать в себя: микробное культивирование, ферментацию, органическую химию биоразлагаые материалы, медицинские приборы, микробиом почвы и т.д.

В то время как основной экспертный центр будет искать первоначальные решения, бизнес-девелопер должен уметь оценивать затраты и рыночную стоимость, итеративно увеличивая точность по мере выполнения пилотного проекта.
Специалисты по маркетингу и ИС должны быть использованы в качестве консультантов на первых этапах концепции продукта.

Любое новое решение в таком бюро не будет голубым океаном с точки зрения совершенно новых рынков, но оно будет выходить на рынок немикробных решений и демонстрировать лучшую эффективность. Более того, устойчивость, заложенная в микробном составе, должна использоваться для завоевания рынка:
Как микробиомный крем для кожи не только обеспечивает питание, но и создает новый тип самодостаточного микробиома кожи, вплоть до того момента, когда первоначальный крем не требуется. Новая идея для рынка заключается в том, что вам не нужно продавать мне много продуктов всю мою жизнь, вы можете создать устойчивую систему, которую нужно время от времени поддерживать. Микробные системы воссоздаются на вашей коже или в вашем саду и позволяют отказаться от заводов по производству химикатов, складов, транспорта на бензиновых двигателях.

Перспективными рынками для поиска решений являются: уход за кожей, вагинальная флора, чистка помещений (домашняя и промышленная), ферментированные продукты питания. В этой области команда должна получить понимание уровня микробных и немикробных решений и неудовлетворенных потребностей.

Было бы разумно первое время держаться на расстоянии от медицинских микробиомов, особенно в области кишечника, поскольку эта область чрезвычайно конкурентна, очень строго регламентирована, включает в себя дорогостоящие испытания на людях и показывает самое длительное время выхода на рынок. Единственное исключение здесь — это использование комбинаций микробов, уже применяемых в клинической практике, и уже опробованных форм доставки, то есть комбинация одобренных технологий близка к рынку. Рынки на периферии медицинского назначения — санитария, продукты питания и косметика очень доходны, и на них уже существуют такие тенденции, как устойчивость, экологичность, бережливое производство и потребление.
У продуктов на этом рынке могут быть интересные медицинские эффекты: средство для чистки помещений может улучшить качество воздуха, или крем для кожи может помочь при заболеваниях кожи, эти свойства следует клинически проверять по мере созревания продукта, естественно, мы ожидаем, что они будут основаны на создании устойчивой среды микробов.

После изучения вышеупомянутых рынков аналитическим центром первая цель состоит в том, чтобы предложить микробное решение. Первоначально решение можно основывать на гипотетических микробных свойствах, которые можно найти в природе или проверить в лаборатории. Дополнительные технологии, служащие для доставки микробов, например, на этом этапе могут создавать свойства, отсутствующие у конкурентов. Интересно, что интеллектуальная собственность может быть точным пересечением микробных и дополнительных технологий. Более того, благодаря опыту Бюро, оно сможет внедрять аналогичные решения в рамках разных проектов — в этом и заключается ценность Бюро — разработки основы для микробиологического применения.

Научно-консультативный совет (SAB) и коллеги ученые являются следующей остановкой поезда, при обсуждении решения. Использование медиа материалов о ходе разработке технологий, данных о геномах бактерий и нетворкнга решение любого нового проекта должно обсуждено, подвергнуто критике и корректировке. Так возникает шанс получить специалиста по конкретному вопросу в процессе обсуждения проекта — это дает невероятную маркетинговую ценность, очевиден совершенно прозрачный подход к разработке.

Следующий шаг — лабораторные испытания. Для Бюро лучше всего иметь собственную микробную лабораторию, однако первые шаги могут быть полностью выполнены посредством субподряда или работы в ко-воркинг лабораториях, доступных в крупных городах. Результатом этапа лабораторных испытаний является подтверждение свойств и предварительные проверки, в идеале подтверждающие, что придуманный продукт работает в лабораторных условиях, и его стоит перевести в пилотную фазу испытаний вне лаборатории.

Что нужно для старта


Требуется команда, способная на предварительную работу. Работа будет включать в себя описание технологии и анализ рынка для разных рынков и решений. 3-4 человека, способные проанализировать маркетинг, рынок FMCG, медицинские устройства, пищевые добавки, должны решить, насколько осуществимы проекты в предлагаемых областях.

Техтрансфер, ориентация на клиента и постоянная обратная связь


При создании микробного продукта команда должна следить за возможными корпоративными клиентами, которые могут выкупить технологию, и в то же время быть близкой к конечному пользователю продукта и отслеживать реакцию фокус-группы. Следующая часть это – испытания, для некоторых продуктов требуются клинические испытания (например, для функциональных продуктов питания и косметики), однако для более простых это можно сделать в лаборатории Бюро, и сравнить эффективность с существующими на рынке немикробными подходами.

Прототип продукта, дизайн, экономика производства, план маркетинга и продаж, план защиты ИС, результаты испытаний — все это завершающий этап работы в Бюро. Продукт можно отправить на рынок. В идеале продать лицензию, можно продать всю технологию целиком или разрабатывать совместно с корпоративным партнером или VC.

Рынки и решения


Влагалищное благополучие
Проблема: неэффективная доставка пробиотиков
Решение: биоразлагаемая система доставки пробиотиков

Забота о полости рта
Проблема: печатные капы и здоровье десен
Решение: вкладка для капы с пробиотиками, (3D smile может быть отличным партнером)

Забота о коже
Проблема: неустойчивые эффекты кремов
Решение: крем с новым микробиомом кожи (SPLAT может быть отличным партнером)

Питание
Проблема: недостаток пищевых волокон в пище
Решение: Батончик для перекусов специально для Микробиома (BITE может стать отличным партнером)

Уборка помещений
Проблема: инфекции в больницах
Решение: пробиотические чистящие компоненты для устойчивой защиты (PIP уже делает это)
Решение 2: собственный реактор для создания пробиотической жидкости для очистки помещений
Tags:indibiomesustainabilityinsight
Hubs: Health
+10
2.8k 14
Comments 4
Popular right now