La biotechnologie sans cellules de FabricNano pourrait faire des microplastiques une chose du passé

Lorsque les chercheurs ont révélé les résultats d’une étude sur la prévalence des microplastiques dans le placenta humain plus tôt cette année, les résultats ont été profondément inquiétants. Les chercheurs ont analysé 62 échantillons de tissus placentaires – et j’ai trouvé des microplastiques dans chacun d’eux.

Selon les mots de l’auteur principal de l’étude : « Si nous constatons des effets sur le placenta, alors toute la vie des mammifères sur cette planète pourrait être affectée. »

Le monde a désespérément besoin d’abandonner sa dépendance aux combustibles fossiles et à d’autres produits chimiques d’origine fossile, pour le bien de la santé planétaire et humaine (qui sont inextricablement liées). C’est là que la biologie synthétique, ou synbio, pourrait avoir un rôle important à jouer.

Imaginez un monde dans lequel nous pourrions remplacer tous les produits chimiques synthétiques nocifs et les plastiques fossiles par des composés entièrement naturels et biodégradables. Cela se traduirait par moins de perte de biodiversité, moins d’émissions de gaz à effet de serre et moins de microplastiques flottant dans notre sang. Des entreprises comme TissuNano tentent d’en faire une réalité.

La beauté de la biologie

De nombreux fondateurs de startups veulent croire qu’ils sont sur la bonne voie pour la prochaine grande avancée du secteur. technologie. (J’ai perdu le compte de toutes les promesses « révolutionnaires » et « révolutionnaires » contenues dans les communiqués de presse, la plupart du temps sans se soucier de la définition réelle des mots.)

Mais de temps en temps, il y a startups qui pourraient réellement se vanter de telles descriptions de leur technologie. FabricNano veut non seulement nous aider à nous déconnecter consciemment de notre relation toxique avec les plastiques, mais aussi transformer l’industrie chimique dans son ensemble – une enzyme biosourcée acellulaire à la fois.

« Si vous marchez dans une forêt, vous voyez des arbres : il y a de l’écorce, il y a des feuilles, il y a tous ces matériaux. Lorsque vous regardez votre propre corps, vous voyez une peau douce, des cheveux délicats, mais aussi des ongles très durs. Tous ces matériaux proviennent de la biologie et sont fabriqués à partir de produits chimiques », Grant Aarons, FabricNano’s fondateur et PDG, raconte TNW.

Se débarrasser des « usines » de biotechnologie

Les produits chimiques auxquels Aarons fait référence sont fabriqués dans des cellules – cellules de la peau humaine, cellules végétales, etc. Les matériaux qu’ils produisent sont le résultat de la transformation d’un produit chimique d’entrée en un produit chimique différent, via des protéines à l’intérieur de la cellule.

La première version de la biologie synthétique et de la biofabrication consistait à amener des cellules comme la levure à prendre du sucre et, au lieu de produire de l’alcool, de l’autre côté, à modifier certaines des protéines à l’intérieur afin qu’elles prennent le sucre et fabriquent du plastique à la place.

La biofabrication cellulaire utilise des cellules vivantes comme usines pour produire des produits biologiquement actifs, par exemple des produits pharmaceutiques, des produits chimiques, des enzymes et d’autres biomolécules. Bien qu’il s’agisse d’une pierre angulaire de l’industrie biotechnologique, il est sensible à la contamination et nécessite un contrôle précis des conditions de croissance pour garantir la santé, la productivité et la stabilité génétique des cellules.

C’est également coûteux et différentes enzymes de la cellule peuvent entrer en compétition les unes avec les autres pour l’énergie. Mais en prenant le eSi les enzymes sortent des cellules, les réactions et les productions peuvent encore avoir lieu, ce qui signifie que les usines microbiennes vivantes ne sont pas toujours nécessaires.

« En fait, les enzymes extraites de la cellule peuvent faire leur travail dans des conditions où n’importe quelle cellule aurait cessé de faire quoi que ce soit, comme des températures élevées, en présence de composés toxiques ou dans des conditions de pH extrêmes. » Le Dr Volker Sieber, professeur de chimie des ressources biogéniques à l’Université technique de Munich, explique par e-mail.

Il est également plus facile de concevoir une enzyme pour l’adapter à la tâche à accomplir que de concevoir un micro-organisme entier, ajoute le Dr Sieber.

Une machinerie enzymatique élégante mais éphémère

Extraire les enzymes des cellules pour faire de la chimie signifie que vous faites sans cellule la biofabrication, car vous n’utilisez plus les cellules, mais uniquement les protéines.

« La beauté de la nature réside dans le fait que nous possédons des milliards de protéines », explique Aarons. Chacune de ces protéines peut prendre une molécule de départ très unique et la convertir en une molécule de résultat différente. Aarons les décrit comme « des machines très élégantes et évoluées qui peuvent réaliser à peu près toutes les transformations imaginables, en utilisant des intrants d’origine biologique ».

Cependant, les protéines sont extrêmement périssables. Une fois que vous le pompez à l’extérieur d’une cellule, il est viable pendant environ une heure. Puis il se défait et perd à la fois sa forme tridimensionnelle et sa fonction.

Étant donné qu’il en coûte environ 100 dollars pour extraire un kilogramme de protéines pour une période d’utilisation aussi limitée, la technologie n’est pas viable à l’échelle industrielle. C’est là qu’intervient FabricNano.

Protein immobilisation

La technologie de l’entreprise prend une protéine qui se trouve à l’extérieur de la cellule et, au lieu d’une simple heure, la fait durer six mois, en utilisant un processus appelé immobilisation des protéines.

« Nous prenons des protéines comme des processeurs ou des transistors – imaginez comme dans le monde des semi-conducteurs – et nous les plaçons sur une surface. Si nous les lions de la bonne manière, ils reposent sur la surface et continuent de remplir leur fonction, et ils durent six mois avant de se désagréger », explique Aarons.

Le plus délicat, ajoute Aarons, est de trouver la bonne surface pour correspondre à la bonne protéine pour créer ces « biocatalyseurs ». Pour ce faire, FabricNano étudie les points de données provenant de « centaines de milliers de protéines sur différents matériaux physiques – des objets qui ressemblent à des perles, du verre, des grains de café, tout ce que vous pouvez imaginer qui soit grand et circulaire ».

L’entreprise exécute ensuite les points de données via un modèle d’IA qui lui indique comment connecter les éléments.

Voyage vers le marché

Il existe quelques premières applications commerciales claires. Par exemple, les bioplastiques issus de l’écorce des arbres, la cellulose, la lignine et le biodiesel issus des huiles végétales. Cependant, selon Aarons, « presque tout est sur la table ».

Cela inclut les produits chimiques de base, les carburants, les plastiques, les médicaments et différents sucres sains pour de meilleurs produits alimentaires. « Vous pouvez nommer à peu près tout ce qui existe sous le soleil, et je vous dirai que c’est possible avec la biologie. Mais cela ne fonctionne que si cette protéine dure suffisamment longtemps. Et ainsi nous résolvons ce problème de stabilité, ce problème de robustesse.

Mais ce processus ne constitue pas une solution rapide. FabricNano fabrique ses produits sur mesure et à partir de zéro, ce qui signifie que la startup doit parfois entreprendre ce qu’Aarons décrit comme un voyage de cinq ans avec une entreprise chimique.

Là où la startup pourrait avoir plus d’impact dès le début, c’est là où elle pourrait desservir un marché prêt aujourd’hui. Un exemple est celui des enzymes à plus longue durée de vie utilisées dans les détergents à lessive, ce qui signifie davantage de produits d’origine biologique plutôt que de produits à base de pétrole et moins de poudre nécessaire pour le même degré de capacité d’élimination des taches.

Selon Insight Ace Analyticsle marché de la biofabrication de nouvelle génération était évalué à 22,76 milliards de dollars l’année dernière et devrait atteindre 48,27 milliards de dollars d’ici 2031. FabricNano, fondée en 2018, a jusqu’à présent levé un peu moins de 25 millions de dollars, avec des fonds provenant, entre autres, de la société de capital-risque Atomico. et la célèbre investisseurs providentiels Emma Watson.

L’entreprise emploie actuellement 30 personnes, dont beaucoup travaillent dans son laboratoire d’Euston, à Londres. Même si Aarons estime qu’il y a beaucoup plus de talents en biotechnologie à Londres que partout ailleurs dans le monde, ils ne sont pas aussi spécialisés que dans la plupart des centres de biotechnologie établis, par exemple dans la zone à forte concentration pharmaceutique autour de Boston aux États-Unis.

L’importance d’une vision deeptech partagée

Aarons est optimiste quant à l’impact potentiel de la technologie de sa startup. Le professeur Sieber serait d’accord, confirmant que en utilisant des enzymes acellulaires, soit libres en solution, soit immobilisées pour une plus grande stabilité du processus et une plus grande réutilisabilité comme FabricNano, la biofabrication est « très prometteuse ».

Alors que FabricNano travaille sur la synthèse chimique avec de grandes entreprises, les projets à plus court terme concernent les produits de consommation et d’autres moyens de contribuer aux solutions environnementales, comme la séquestration du carbone d’origine biologique via altération améliorée des roches, ou restes explosifs des guerres.

Audition du PDG de FabricNano parler, on pourrait penser qu’il est biologiste ou chimiste de métier. Mais Aarons a commencé sa carrière à la Réserve fédérale de New York. Lorsqu’il est venu au Royaume-Uni pour faire un doctorat en économétrie, il souhaitait d’abord fonder une entreprise de technologie financière. Cependant, dit-il, il n’a trouvé personne qui voulait vraiment travailler dessus.

Ensuite, il s’est familiarisé avec la biologie et la biotechnologie acellulaire, où il « a pu voir que le monde s’éclairait » et que les gens étaient intéressés à travailler sur ce problème spécifique.

«Je pense que cela ne peut pas être surestimé lorsque l’on envisage de démarrer une entreprise de technologie profonde très difficile. La vision trouve-t-elle réellement un écho auprès de tous vos employés et de vos clients ? »