Bio-revolucija pripravljena na obseg

Preboji v bioproizvodnji bi lahko ameriško gospodarstvo postavili pred nove možnosti, ki preoblikujejo industrije – in ohranijo našo globalno konkurenčnost

Predstavljajte si, da na žaru pečete zrezek, pridelan v laboratoriju, na vaši terasi, vendar so opeke narejene iz bakterij. Gostje na vašem kuhanju nosijo pas z gobami, japonke iz alg ali beljakovinski plašč. Medtem nekdo zavalja nove regratove gume za svoj avto. Vse to bi lahko bilo mogoče s tehnološko revolucijo, ki hitro vzklije.

Združene države že leta vodijo bioznanstvene raziskave, vendar so pred kratkim dosegle prelomno točko. Sekvenciranje genov je zdaj mogoče izvajati stroškovno učinkovito, medtem ko se napredek na področju urejanja genov, naprednega računalništva, bioinformatike, avtomatizacije in umetne inteligence zbližuje, da bi to, kar lahko naredimo z biologijo, popeljal na novo, osupljivo raven. Naša sposobnost biološke gradnje molekul, materialov in struktur bo sprožila prebojne inovacije, ki bodo nadomestile predmete in izdelke, ki jih uporabljamo danes. Nedavna študija McKinsey Global Institute ocenjuje, da bi lahko kar 60 % fizičnih vložkov v svetovno gospodarstvo teoretično proizvedli biološko.

Raziskave in razvoj so prinesle to priložnost. Bioproizvodnja je način, kako to revolucijo razširimo na industrijska, okoljska in družbena področja. Koristi bi lahko bile ogromne:

· 4 trilijone dolarjev letno v svetovnem gospodarskem vplivu, glede na analizo McKinseyja.

· Bolj trajnostni izdelki, kot so kemikalije, čistejša goriva ter trajnostno proizvedeno blago in hrana.

· Inovacije za razogljičenje in sanacijo okolja.

· Prelomne inovacije v zdravstvu, vključno s popravljanjem tkiv in proizvodnjo zdravil na zahtevo.

· Gospodarske priložnosti za podeželska kmetijska gospodarstva.

· Nove industrije in nova delovna mesta.

Čas za povečanje. Če se spomnimo prvih dni digitalne revolucije v devetdesetih letih prejšnjega stoletja, se je digitalna tehnologija prikradla v gospodarstvo in ustvarila približno 1990 milijard dolarjev dodane vrednosti v ZDA. Clintonova administracija je vzpostavila politični okvir za podporo razvoju zasebnega sektorja ter uvajanju digitalne tehnologije in infrastrukture. Digitalna revolucija se je pospešila v strm vzpon po krivulji sprejemanja, digitalno gospodarstvo pa se je desetkrat povečalo v realni dodani vrednosti na več kot 200 bilijona dolarjev v letu 2.5. Z naraščanjem digitalne revolucije je preoblikovala človeško izkušnjo, gospodarstvo, nacionalno varnost, posel, komunikacije, celotne industrije in družbo – in ne pojenja.

Leta 2017 je Svet za konkurenčnost sodeloval s štirimi ameriškimi nacionalnimi laboratoriji pri študiji z naslovom »Napredek bioznanosti v ZDA: izzivi in ​​priložnosti na področju trajnostne energije, sanacije okolja, kmetijstva 21. stoletja, zdravja ljudi in bioproizvodnje.” Namen partnerstva in študije je bil izkoristiti naše dolgoletne raziskave in milijarde v naložbe v raziskave in razvoj, da bi prešli iz laboratorijev in pilotne proizvodnje na velike bioproizvodne platforme. Pozvali smo k strateškim, agresivnim in usklajenim prizadevanjem ZDA, da bi izkoristili velik potencial bioproizvodnje. Ti koraki so vključevali:

· Zasledovanje meja bioznanosti in bioinženiringa, vključno z raziskavami in razvojem ter krepitvijo naših zmogljivosti, kot je uporaba naprednega računalništva in umetne inteligence za spodbujanje hitro spreminjajočega se sektorja.

· Premostitev inovacijske »doline smrti« – 10 let, kolikor Ministrstvo za energijo navaja, da je v povprečju potrebnih za popolno razširitev bioprocesa – in pospeševanje procesa inovacij. Da bi ta čas prepolovili, potrebujemo preskusne naprave in prizadevanja za izdelavo prototipov, da bi pospešili prenos znanosti v uporabo v pilotni proizvodnji, ter industrijsko infrastrukturo in dobavne verige, da bi bioproizvodnjo dosegli v velikem obsegu.

· Razvoj multidisciplinarne delovne sile, ki zajema vede o življenju in bioprocesiranje, kemikalije, bioinženiring, podatkovno in računalniško znanost ter bioproizvodnjo.

· Ustvarjanje jasnih, preglednih regulativnih poti za podjetja, da na trg uvedejo izdelke na biološki osnovi. Ker se bodo bio-aplikacije nanašale na vrsto področij – od hrane in zdravil do materialov in kemikalij do sanacije okolja in potrošniških izdelkov – je regulativna pokrajina zapletena, vendar morajo biti procesi učinkoviti, poenostavljeni in pravočasni.

· Vzpostavitev standardov za paradigmo bioproizvodnje. Varovalne ograje so potrebne za spodbujanje biološke in biološke varnosti ter za okoljsko in poklicno varnost v celotnem življenjskem ciklu bioloških izdelkov. Prav tako se moramo resno pogovoriti o etičnih, pravnih in družbenih vprašanjih, vključno z zasebnostjo podatkov.

Okvir za prilagajanje. Lansko leto sta kongres in Bidenova administracija sprožila številne od teh ukrepov z Zakonom o CHIPS in znanosti iz leta 2022. Zakonodaja predsedniku nalaga izvajanje Nacionalne pobude za raziskave in razvoj inženirske biologije ter mu naroča, naj z interdisciplinarnimi raziskavami pospeši raziskave bioproizvodnje. centre, podpirajo izobraževanje in usposabljanje ter si prizadevajo za nacionalno mrežo preskusnih centrov in dejavnosti dokazovanja koncepta za izboljšanje laboratorijskih raziskav.

Poleg tega je predsednik Biden septembra podpisal izvršni ukaz 14081 o "napredku biotehnologije in inovacij v bioproizvodnji", s čimer je vzpostavil pristop celotne vlade za napredek biotehnologije in bioproizvodnje, ki ga vodi pomočnik predsednika za zadeve nacionalne varnosti. Izvršni ukaz poziva k krepitvi in ​​usklajevanju zveznih naložb v raziskave in razvoj bioproizvodnje, spodbujanju širjenja domače bioproizvodnje, usposabljanju delovne sile ter pojasnitvi in ​​racionalizaciji predpisov. Prav tako usmerja zvezne agencije, naj opravijo svoj del, od raziskav in razvoja, standardov ali razvoja delovne sile do ublažitve groženj nacionalni in gospodarski varnosti.

»Ker se biogospodarstvo širi s terapevtskih na osnovne izdelke, je ključnega pomena, da občutno povečamo naložbe v raziskave in razvoj za tehnologije platforme, kot sta sintetična biologija in podatkovno usmerjeni razvoj procesov povečanja, da še dodatno skrajšamo čas od laboratorija do trga, « je povedal Joe Elabd, podkancler za raziskave na teksaški univerzi A&M. "Močno zavezništvo med akademijo, industrijo in vlado ter mreža regionalnih središč bo ključnega pomena za doseganje tega cilja in krepitev konkurenčnosti ZDA."

Ta nacionalna politika in programski okvir bi lahko spodbudil inovacijski motor zasebnega sektorja, s čimer bi biorevolucijo prestavil v visoko prestavo in na hiter pas. Hkrati želi Kitajska svoje biogospodarstvo pognati v ospredje sveta do leta 2035. Njen 14. petletni načrt za razvoj biogospodarstva je izdelana strategija za napredek kitajskih stebrnih industrij na štirih področjih – biomedicina, kmetijstvo, bioproizvodnja in biološka varnost – z inovacijami. , industrializacija in vladna politika. Konkurenčna tekma z našim največjim gospodarskim nasprotnikom že poteka – naša prizadevanja so koraki v pravo smer in moramo jih razširiti ter ne smemo biti mirni.

Ker bioproizvodnja posega v številne sektorje in družbena področja, bodo nove biozmožnosti močno preoblikovale gospodarstvo, od proizvodnje do kmetijstva do dobavnih verig za farmacevtske izdelke, kemikalije in potrošniške izdelke. Iz laboratorija smo se hitro premaknili k temu, da smo na vrhuncu revolucije, z uporabo v resničnem življenju, kot je prej omenjeno kuhanje. Z ustvarjanjem poti – in naložbami – za uveljavitev teh tehnologij lahko mi in prihodnje generacije izkoristimo in nadaljujemo z inovacijami.