Singularity University Notes - Digital biologi (7 av 25)

Raymond McCauley: Digital biologi

Högtalaren:

Raymond utforskar hur tillämpning av teknik på livet - biologi, genetik, medicin, jordbruk - påverkar var och en av oss. Han är känd för att använda berättelser och jordnära exempel för att visa hur snabbt dessa förändringar sker just nu.

Raymond är: Ordförande för Biotech Track vid Singularity University (http://singularityu.org/), en Silicon Valley tankesmäl som ägnas åt utbildningsledare om exponentiell teknik. Medgrundare och chefarkitekt för BioCurious (http://biocurious.org/), hackerspace for biotech, en ideell organisation där professionella forskare, DIYbio-hobbyister och entreprenörer samlas för att utforma nästa stora sak som kommer ut ur ett Silicon Valley garage. En del av teamet som utvecklade nästa generations DNA-sekvensering på Illumina, där han arbetade inom bioinformatik, cancersekvensering och personlig genomik. Hans arbete och historia har presenterats i Wired, Forbes, Time och Nature.

Vad jag lärde mig av Raymond

Liksom Brad, länkar Raymond också en begagnad Prezi till sina bilder här

Raymond började med att definiera omfattningen av vad han anser som bioteknologi: 1/3 av den globala ekonomin: det är medicin, jordbruk, energi, tillverkning och leveranskedja (många definitioner överensstämmer över olika tekniska teman och det borde vara vettigt nu)

Det finns tre delar av biologisk biologi enligt Raymond: DNA-sekvensering, genteknik och demokratisering av tillgång till verktyg.

Så vad är sekvensering?

Genom sekvensering är att räkna ut ordningen av DNA-nukleotider, eller baser, i ett genom - ordningen As, Cs, Gs och Ts som utgör en organisms DNA. Det mänskliga genomet består av över 3 miljarder av dessa genetiska bokstäver.

Idag görs DNA-sekvensering i stor skala - den skala som är nödvändig för ambitiösa projekt som sekvensering av ett helt genom - mestadels av högteknologiska maskiner. Mycket som ditt öga skannar en sekvens av bokstäver för att läsa en mening, "läser" dessa maskiner en sekvens av DNA-baser.

En DNA-sekvens som har översatts från livets kemiska alfabet till vårt alfabet med skriftliga bokstäver kan se ut så här:

Det vill säga i denna speciella bit av DNA följs en adenin (A) av en guanin (G), som följs av en tymin (T), som i sin tur följs av en cytosin ©, en annan cytosin ©, och så på.

Vad är genteknik? Det är processen att lägga till nytt DNA till en organisme.

Så jag har förstått båda termerna: sekvensering är att rita bilden, genteknik förändrar bilden.

Wikipedia säger:

”Genteknik, även kallad genetisk modifiering, är den direkta manipuleringen av en organisms genom genom bioteknik. Det är en uppsättning tekniker som används för att förändra den genetiska sammansättningen av celler, inklusive överföring av gener inom och över artsgränser för att producera förbättrade eller nya organismer. Nytt DNA kan sättas in i värdgenomet genom att först isolera och kopiera det genetiska materialet av intresse med hjälp av molekylära kloningsmetoder för att generera en DNA-sekvens, eller genom att syntetisera DNA, och sedan infoga denna konstruktion i värdorganismen. "

Verktyg och villkor

Biotech har liknat många "svarta lådor" i min värld. Det är de ovanliga okända som jag bara inte kan veta om. Jag har funnit att bryta öppna svarta lådor är kanske den bästa användningen av min tid jag har stött på. Det första verktyget som introducerades i Biotech-konversationen var DNA Micro Arrays. Detta är i huvudsak ett Biochip. Det här uttrycket förklaras i stor utsträckning på webben, en av de bättre bilderna som förklarar en mikroarray klistras in nedan.

Det mest användarvänliga och konsumentfrågor som introducerades var 23andMe. Detta företag hjälper dig att avgöra vad ditt DNA säger om dig och din familj för $ 99. Allt det kräver är lite spott och viola. Intressant nog stötte 23andMe på några FDA-problem. 23andMe hävdade att de bara gjorde rekreationsgenomik. FDA sade "vi vet inte hur rekreation som berättar för folk att de kommer att få cancer är". Exemplen på hur en DNA-rapport ser ut visas i Prezi-länken och rekommenderas starkt.

Som ett resultat av digitaliseringen av biologi följer bioteknikindustrin mycket Moores lag och går faktiskt mycket snabbare. Kostnaden för avkodning av ett mänskligt genom har sjunkit från 100 miljoner dollar 2000 till under 99 dollar nu. Raymond säger att det kommer att vara lika med att spola en toalett 2019.

Varför är allt detta relevant?

Raymond delade ett personligt exempel som var skrämmande men intressant. När Raymond fick sin egen sekvensering fick han veta att han hade stor sannolikhet för att få AMD (åldersrelaterad makuladegeneration). Detta var uppenbart skrämmande, men Raymond gjorde något åt ​​det. Detta är hela fallet mot "okunnighet är lycka".

Eftersom Raymond är en do-er gjorde han ganska mycket allt följande och har faktiskt hjälpt forskning att övervinna AMD på ett ganska meningsfullt sätt

Några exempel på vad som anses vara banbrytande inom sjukvården:

  • Verinata Health: Detta företag har förvärvats nu av illumina, det tillhandahåller icke invasiva föräldrotestning för fostret. Hela idén är att göra sjukvården mer förutsägbar snarare än reaktiv
  • Slutet på mamogram och koloskopier, plus generellt invasiva tekniker är nära. Jag minns när min far hade gjort en angiografi, förfarandet var ganska invasivt, förra året när min mamma fick samma procedur, rörets införande var genom hennes arm i motsats till det inre låret
  • Medicinen blir snabbt digitaliserad och många tester som kräver långa besök hos läkaren blir överkomliga (går inte bra för stora sjukhus eller diagnostiska laboratorier enligt min åsikt). Den här maskinen som visas nedan kan göra tester för de flesta halsinfektioner på 20 minuter och maskinen kostar $ 200

Kärnan i alla tekniska framsteg (särskilt kostnadsfallet) inom bioteknik eller digital biologi är att digitalisera en arbetsström. Nollor och sådana är ganska fantastiska, i själva verket är vår hjärna kopplad till nollor och sådana (mer om detta i avsnittet neurovetenskap), följande tre tekniker / företag har tagit processen för sekvensering och genteknik och kartlagt dess process i en digital ram:

  • Ion Torrent semi-konduktorsekvensering Den här hyperlänken är en av de coolaste videor som jag någonsin har sett (och jag har precis lärt mig att introducera videor i Medium!). Det är den här typen av insikt som möjliggör Moores lag. Vi tar ofta Moores lag för givet, men glömmer ofta att det är den mänskliga andan som har dessa "Aha" -moment som säger "varför kan vi inte använda något grundläggande för digitala kameror och tillämpa samma koncept för att sekvensera ett DNA (räkna ut sekvensen av G, A, T och C) ”... Titta bara på videon.
  • Geniachip nu förvärvat av Roche har ett uppdrag att göra genetisk information allmänt tillgänglig
  • Oxford Nanopore Technologies använder USB-sticken mycket effektivt för att göra biologisk analys bärbar. Kolla in deras arbetsflöde

Medan verktygen som beskrivs ovan är mestadels relaterade till sekvensering, är processen för genteknik mer som mjukvaruutveckling, det är där gener får klistra in och i grund och botten nya typer av organismer dyker upp. Så här ser en Plasmid-redaktör ut (jag tror att de kan se mycket snyggare / tilltalande ut)

Två gentekniska verktyg som är värda att leka med:

  • DNA 2.0 erbjuder en integrerad pipeline av lösningar för forskarsamhället, inklusive plattformar för protein- och vektorteknik, produkter såsom expressionsvektorer, fluorescerande och kromogena proteiner, cellstammar och reagens, samt gendesign, optimering, syntes och kloning. Kolla in deras video (YOUTUBE öppnar upp i Pakistan !!!)

Medan många bekymmer lyfts fram genteknik (Monsanto citeras ofta som det onda företaget som skruvade biologisk mångfald), finns det ett fall att göra för att slå ut vissa gener (även om jag medger att jag inte helt förstår påverkan på vårt ekosystem om detta händer)

Redan det första mänskliga embryot har "redigerats" av CRISPR men denna nyhet var för kontroversiell för att publicera eller dela.

Det sista jag vill dela om Raymond arbete är hans super coola lärande / delade rymdföretag som heter Bio-Curious! Jag planerar att tillbringa lite tid på denna anläggning i sommar i Kalifornien

Den stora tanken är att de-mystifiera de läskiga villkoren för biologi och göra verktygen mer tillgängliga. Denna tanke resonerar mig djupt, för jag tror också att kapitalallokering inte bör vara privilegierna för de få, och faktiskt betydligt bättre kvalitetsinvesteringar kan fattas genom att anskaffa publiken. För att företag och deras ledare kommer att behöva övervinna deras paranoia och osäkerhet. Jag tror dock att ett mycket större problem är att de flesta företagsledare inte riktigt förstår hur och varför deras företag är värdefulla, men det är en diskussion för en annan tid.

Så vad har Bio-nyfiken levererat hittills? Microculus är ett bra exempel.

Senaste föredrag av Raymond som sammanfattar det mesta av det jag skrev.

Hela uppsättningen detaljerade anteckningar som finns på denna länk