Bio-Revolusi Sedia Untuk Skala

Kejayaan dalam biopembuatan boleh meletakkan ekonomi AS untuk kemungkinan baharu yang membentuk semula industri — dan mengekalkan daya saing global kami

Bayangkan memanggang stik buatan makmal di teres anda — tetapi batu bata diperbuat daripada bakteria . Tetamu di tempat memasak anda memakai tali pinggang cendawan, selipar alga atau kot protein. Sementara itu, seseorang memasang tayar dandelion baharu untuk kereta mereka. Semua ini boleh dilakukan dengan revolusi teknologi yang berkembang pesat.

Amerika Syarikat telah mengetuai penyelidikan biosains selama bertahun-tahun, tetapi baru-baru ini ia telah mencapai titik infleksi. Penjujukan gen kini boleh dilakukan dengan cekap dari segi kos, manakala kemajuan dalam pengeditan gen, pengkomputeran lanjutan, bioinformatik, automasi dan kecerdasan buatan sedang bertumpu untuk membawa perkara yang boleh kita lakukan dengan biologi ke tahap baharu yang menakjubkan. Keupayaan kami untuk membina molekul, bahan dan struktur secara biologi ditetapkan untuk melancarkan inovasi terobosan yang akan menggantikan objek dan produk yang kami gunakan hari ini. Kajian terbaru oleh Institut Global McKinsey menganggarkan bahawa sebanyak 60% daripada input fizikal kepada ekonomi global secara teorinya boleh dihasilkan secara biologi.

R&D telah membawa peluang ini. Biopembuatan ialah cara kami membawa revolusi ini ke skala merentas domain perindustrian, alam sekitar dan masyarakat. Faedahnya mungkin sangat besar:

· $4 trilion setiap tahun dalam impak ekonomi global, menurut analisis McKinsey.

· Lebih banyak produk lestari, seperti bahan kimia, bahan api yang lebih bersih, dan barangan dan makanan yang dihasilkan secara mampan.

· Inovasi untuk penyahkarbonan dan pemulihan alam sekitar.

· Inovasi penjagaan kesihatan terobosan, termasuk pembaikan tisu dan pengeluaran ubat atas permintaan.

· Peluang ekonomi untuk ekonomi pertanian luar bandar.

· Industri baharu dan pekerjaan baharu.

Masa untuk Skala. Mengimbas kembali zaman awal revolusi digital pada 1990-an, teknologi digital sedang menjalar ke dalam ekonomi, menyumbang kira-kira $200 bilion dalam nilai tambah AS. Pentadbiran Clinton meletakkan rangka kerja dasar untuk menyokong pembangunan dan penggunaan teknologi digital dan infrastruktur sektor swasta. Revolusi digital dipercepatkan ke lengkung penerimaan yang tinggi, dan ekonomi digital telah berkembang sepuluh kali ganda dalam nilai sebenar ditambah kepada lebih $2.5 trilion pada 2021. Apabila revolusi digital meningkat, ia membentuk semula pengalaman manusia, ekonomi, keselamatan negara, perniagaan, komunikasi, keseluruhan industri dan masyarakat — dan tidak menjadi perlahan.

Pada 2017, Council on Competitiveness bekerjasama dengan empat Makmal Kebangsaan AS untuk kajian yang dipanggil "Memajukan Biosains AS: Cabaran dan Peluang dalam Tenaga Lestari, Pemulihan Alam Sekitar, Pertanian Abad Ke-21, Kesihatan Manusia dan Biopembuatan.” Tujuan perkongsian dan kajian adalah untuk memanfaatkan penyelidikan kami selama bertahun-tahun dan berbilion-bilion dalam pelaburan R&D untuk beralih daripada makmal dan perintis pembuatan kepada platform biopembuatan besar. Kami menyeru usaha AS yang strategik, agresif dan diselaraskan untuk menangkap potensi besar pembuatan bio. Langkah-langkah ini termasuk:

· Menerusi sempadan biosains dan biokejuruteraan, termasuk R&D dan mengukuhkan keupayaan kami, seperti aplikasi pengkomputeran termaju dan AI untuk memacu sektor yang berubah dengan pantas.

· Merapatkan inovasi "lembah kematian" — 10 tahun yang Jabatan Tenaga menunjukkan, secara purata, yang diperlukan untuk skala bioproses sepenuhnya — dan mempercepatkan proses inovasi. Dengan tujuan untuk mengurangkan masa itu separuh, kami memerlukan ujian dan usaha prototaip untuk mempercepatkan terjemahan sains kepada aplikasi untuk perintis pembuatan, dan infrastruktur perindustrian dan rantaian bekalan untuk membawa biopembuatan pada skala.

· Membangunkan tenaga kerja pelbagai disiplin yang merangkumi sains hayat dan biopemprosesan, bahan kimia, biokejuruteraan, sains data dan pengiraan, dan pengeluaran biopembuatan.

· Mewujudkan laluan kawal selia yang jelas dan telus untuk firma membawa produk berasaskan bio ke pasaran. Oleh kerana aplikasi bio akan merentasi pelbagai domain — daripada makanan dan ubat kepada bahan dan bahan kimia kepada pemulihan alam sekitar dan produk pengguna — landskap kawal selia adalah kompleks, tetapi prosesnya mestilah cekap, diperkemas dan tepat pada masanya.

· Mewujudkan piawaian untuk paradigma pembuatan bio. Pengawal diperlukan untuk menggalakkan biokeselamatan dan biosekuriti, dan untuk keselamatan alam sekitar dan pekerjaan merentasi kitaran hayat produk berasaskan bio. Kita juga mesti mempunyai perbualan yang serius tentang isu etika, undang-undang dan sosial, termasuk privasi data.

Rangka Kerja untuk Skala. Tahun lepas, Kongres dan Pentadbiran Biden melaksanakan banyak tindakan ini melalui CHIPS dan Akta Sains 2022. Undang-undang tersebut memberi mandat bahawa Presiden melaksanakan Inisiatif Penyelidikan dan Pembangunan Biologi Kejuruteraan Kebangsaan dan mengarahkan presiden untuk memajukan penyelidikan biopembuatan melalui penyelidikan antara disiplin. pusat, menyokong pendidikan dan latihan, dan berusaha ke arah rangkaian nasional tempat ujian dan aktiviti bukti konsep untuk meningkatkan penyelidikan makmal.

Selain itu, pada bulan September, Presiden Biden menandatangani Perintah Eksekutif 14081 mengenai "memajukan bioteknologi dan inovasi biopembuatan," mewujudkan pendekatan keseluruhan kerajaan untuk memajukan bioteknologi dan biopembuatan yang diketuai oleh Penolong Presiden bagi Hal Ehwal Keselamatan Negara. Perintah eksekutif itu memerlukan pengukuhan dan penyelarasan pelaburan persekutuan dalam R&D biopembuatan, memupuk pengembangan pengeluaran biopembuatan domestik, latihan tenaga kerja, dan memperjelas dan memperkemas peraturan. Ia juga mengarahkan agensi persekutuan untuk melakukan bahagian mereka, mulai daripada R&D, piawaian atau pembangunan tenaga kerja, atau mengurangkan ancaman kepada keselamatan negara dan ekonomi.

“Memandangkan bioekonomi berkembang daripada terapeutik kepada produk komoditi, adalah penting untuk kami meningkatkan pelaburan dalam R&D dengan ketara untuk teknologi platform, seperti biologi sintetik dan pembangunan proses skala terdorong data, untuk memendekkan lagi masa makmal ke pasaran, ” kata Joe Elabd, Naib Canselor Penyelidikan di sistem Texas A&M University. “Pakatan akademi-industri-kerajaan yang kukuh dan rangkaian hab serantau akan menjadi pemboleh penting untuk mencapai matlamat ini dan meningkatkan daya saing AS.”

Rangka kerja dasar dan program negara ini boleh mengecas enjin inovasi sektor swasta, mengalihkan revolusi bio ke gear tinggi dan ke lorong pantas. Pada masa yang sama, China menyasarkan untuk melonjakkan bioekonominya ke barisan hadapan dunia menjelang 2035. Rancangan Lima Tahun Ke-14 untuk Pembangunan Bioekonomi ialah strategi terperinci untuk memajukan industri tonggak China dalam empat bidang — bioperubatan, pertanian, biopembuatan dan biosekuriti — melalui inovasi , perindustrian, dan dasar kerajaan. Perlumbaan daya saing sedang berlangsung dengan rakan sejawatan ekonomi terhebat kami — usaha kami adalah langkah ke arah yang betul, dan kami mesti mengembangkannya dan tidak bertenang.

Oleh kerana biopembuatan merentasi pelbagai sektor dan domain masyarakat, keupayaan bio baharu akan membentuk semula ekonomi secara besar-besaran, daripada pembuatan kepada pertanian kepada rantaian bekalan untuk farmaseutikal, bahan kimia dan produk pengguna. Kami dengan pantas beralih daripada makmal kepada berada di puncak revolusi, dengan kehidupan sebenar, aplikasi setiap hari seperti masakan yang disebutkan di atas. Dengan mencipta laluan — dan pelaburan — agar teknologi ini dapat dipegang, kami dan generasi akan datang boleh mendapat manfaat dan terus berinovasi.