Roboter und maschinelles Lernen: Designer-Mikroben werden industrietauglich
Mikroben lassen sich genetisch so verändern, dass sie für industrielle Zwecke genutzt werden können. Das amerikanische Start-up Zymergen hat jetzt vom japanischen Softbank-Konzern 130 Millionen Dollar erhalten. Und will damit die Einsatzmöglichkeiten für Designer-Mikroben erweitern. So sollen neue Werkstoffe wie Kleber oder bruchsichere Kunststoffe entwickelt werden.
Homepage Zymergen: Das Technologie-Start-up setzt Roboter und maschinelles Lernen dazu ein, Mikroben schneller und zuverlässiger sowie auf einem bisher unerreichbares Leistungsniveau zu entwickeln.
Foto: Zymergen
Seit der Gründung vor drei Jahren hat sich Zymergen vor allem auf die Entwicklung von Designer-Mikroben für die pharmazeutische Industrie konzentriert. Bereits eingesetzt werden diese Mikroben bei der Produktion so genannter generischer Pharmazeutika (Nachahmerpräperate). Die Pharmazie soll auch künftig weiter ein großes Einsatzfeld für genetisch neu programmierte Mikroben bleiben. Durch die Finanzmittel von Softbank und zusätzliches Spitzenpersonal wie den amerikanischen Nobelpreisträger Steven Chu soll sich allerdings vieles ändern – nicht nur die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten.
Chu betont, dass sich in den zurückliegenden Jahren das Bio-Engineering der Mikroben trotz deren im Prinzip einfachen Zusammensetzung als recht schwierig erwiesen habe. Für die Zukunft gelte es die Verfahrensweisen weiter deutlich zu verbessern. Die Datentechnik von Zymergen jedenfalls biete alle Voraussetzungen für “eine neue Art von Chemie”.
Entwicklung neuer Werkstoffe
Konkret zielen Softbank und Zymergen darauf ab, mit Hilfe der Designer-Mikroben vor allem neue Werkstoffe zu entwickeln. Dabei reichen die Ziele von neuen Klebstoffen bis zu Kunststoffen, die moderne Konsumgüter bruchsicher machen sollen – etwa Mobiltelefone. Schließlich geht es auch um vielfältige flexible Werkstoffe für elektronische Geräte.
Designer-Mikroben sind das Geschäft von Zymergen. Für deren Herstellung hat das Unternehmen eine eigene Plattform entwickelt.
Quelle: Zymergen
Auch die Herstellung der Designer-Mikroben soll künftig anders laufen: mit Robotern. In der hausinternen Entwicklung dieser Maschinen ist Zymergen nach eigener Einschätzung schon ziemlich weit vorangekommen. Von dem Roboter-Einsatz in der Mikroben-Produktion verspricht sich Zymergen vor allem wesentlich sicherere sowie kostengünstigere Produktionsprozesse.
Bio-Engineering durch Machine Learning
Der Umbau einer einfachen Mikrobe zu einer Designer-Mikrobe gleicht einem Re-Engineering der genetischen Zusammensetzung des Mikroorganismus. Dieser Bio-Engineering-Prozess stützt sich auf das so genannte Maschinelle Lernen. Darunter versteht Zymergen eine automatisierte hoch entwickelte Erkennung von Gen-Mustern mit dem Ziel, jene Gen-Gruppen herauszukristallisieren, die zu dem angestrebten Design-Ziel dieser Mikrobe führen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Gen-Gruppe handeln, die ein ganz bestimmtes Protein erzeugt. Zymergen sieht in diesem Vorgehen einen wesentlichen Fortschritt gegenüber dem bisherigen Verfahren, das auf Versuch und Irrtum aufbaut.
Bei der Decodierung der Mikroben setzt das Biotechnologieunternehmen maschinelles Lernen ein.
Quelle: Zymergen
Das Maschinelle Lernen im Zusammenspiel mit den Robotern zur Mikroben-Produktion ermöglicht es laut Zymergen, die gleichen Versuche unter genau gleichen Umweltbedingungen immer wieder zu wiederholen. Und das erleichtert den Übergang vom Labor-Ergebnis zur industriellen Produktion beträchtlich.
In der Vergangenheit waren Unternehmen, die sich mit der Veränderung von Mikroben beschäftigten, immer wieder daran gescheitert, dass sich die an sich vielversprechenden Labor-Ergebnisse in der Praxis nicht einstellten – oder zumindest dieser Prozess unverhältnismäßig teuer war, wenn er überhaupt gelang.
Eine bislang unbekannte Mikrobe haben Forscher in einer Wasserprobe des Twentekanals entdeckt. Das Besondere: Sie „frisst“ Rost und wandelt dabei gleichzeitig besonders klimaschädliches Methan in viel harmloseres Kohlendioxid um. Mehr darüber finden Sie hier.
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