منصة zymeeditor ™ Yeasen المصممة لإطلاق القدرات غير المحدودة للإنزيمات من خلال التطور الموجه.

تشكل الإنزيمات فئة حاسمة من المحفزات الحيوية، حيث تجد فائدة واسعة في البحث العلمي، والتشخيص، والمستحضرات الصيدلانية، وإنتاج الأغذية، والصناعة الكيميائية، والعديد من المجالات الأخرى. ومع ذلك، فإن التطبيق العملي لمعظم الإنزيمات الطبيعية يعوقه بشكل كبير قيود الأداء المتأصلة فيها. لتلبية متطلبات استخدام الإنزيمات في التطبيقات في العالم الحقيقي، نشأت تقنيات مختلفة لتعديل الإنزيمات لتلبية الاحتياجات المتطورة في العصر. تشمل تقنيات تعديل الإنزيمات التغيير الجيني للإنزيمات لضبط وتحسين التفاعلات الكيميائية الحيوية بشكل دقيق، مما يجعلها أكثر ملاءمة لسياقات تطبيقية محددة. تشمل طرق تعديل الإنزيمات هذه تقنيات مثل التصميم العقلاني، والتطور الموجه، والتعلم الآلي. ومن بين هذه التقنيات، يبرز التطور الموجه كنهج محوري في تعديل الإنزيمات. والجدير بالذكر أن البروفيسور فرانسيس أرنولد من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) حصلت على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2018 لعملها الرائد في تكنولوجيا التطور الموجه.

الشكل 1: الفائزون بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2018

حلول شاملة لمنصة تعديل وتطوير الإنزيمات

لقد نجح فريق التطور البيولوجي في شركة Yeasen، الذي يعتمد على تقنية التطور الموجه الرائدة التي طورتها البروفيسورة فرانسيس أرنولد، في دمج التصميم العقلاني والتطور الموجه والتعلم الآلي بسلاسة لإنشاء منصة فعالة ومنهجية ومبتكرة لتعديل الإنزيمات تُعرف باسم ZymeEditor. وحتى الآن، نجحت هذه المنصة في إرساء أساس تكنولوجي قوي في تطوير الإنزيمات. علاوة على ذلك، مع ما يقرب من عقد من الخبرة البحثية والإنتاجية المخصصة في إنزيمات الأدوات.

الشكل 2: سير عمل ZymeEditor منصة

هندسة الانزيم

تتبنى منصة ZymeEditor نهجًا مزدوجًا، يجمع بين التصميم العقلاني واستراتيجيات التطور الموجه لرفع معدل نجاح هندسة الإنزيمات.إن منهجية التصميم العقلاني، التي تستند إلى العلاقة بين بنية الإنزيم ووظيفته وتستفيد من مجموعة من التحليلات الحسابية والافتراضية، تعمل على صياغة مكتبات طفرات "دقيقة ومضغوطة" بسرعة، وبالتالي تعزيز أداء الإنزيم. من ناحية أخرى، تعتمد تقنية التطور الموجه على فرز القطرات المنشطة بالفلورسنت وتقنيات فحص لوحة الميكروتيتر الآلية عالية الإنتاجية، مما يتيح الفحص السريع والتحقق الوظيفي لمكتبات الطفرات الواسعة النطاق (تتراوح من 10^8 إلى 10^12). يعمل هذا النهج على تضخيم معدلات نجاح الفحص، وتقصير الدورات التطورية، وتقليل تكاليف الفحص بشكل كبير. وعلاوة على ذلك، فإن المنصة تستغل الشركة التعلم الآلي باستخدام البيانات التجريبية الشاملة التي تم إنشاؤها من خلال التصميم العقلاني والتطور الموجه. وهي في طور تطوير الخوارزميات والنماذج المتعلقة بتعديل الإنزيم باستخدام تقنية الذكاء الاصطناعي لتعزيز دقة تعديل الإنزيم بشكل أكبر.

الشكل 3. منصة FADS

الشكل 4: حلول لتطوير عمليات التخمير والتنقية

تحسين عمليات التخمير والتنقية

يلعب تقدم عمليات التخمير والتطهير دورًا محوريًا في إنتاج طفرات من الدرجة الأولى تم تصنيعها بواسطة منصة ZymeEditor. وفي سعيها لتحقيق هذا الهدف، أنشأت Yeasen بشكل مستقل مجموعة شاملة من التقنيات، بما في ذلك التخمير عالي الكثافة الخلوية ومنصة التنقية فائقة النظافة UCF·ME®.تشتمل هذه المنصة على تقنية التعبير عالية الكفاءة متعددة المضيفات، وتقنيات التخمير عالية الكثافة الخلوية، وتقنية فحص تنقية البروتين عالية الإنتاجية المتكاملة، وتقنية إنتاج الإنزيمات الجزيئية فائقة النظافة UCF·ME®. توفر هذه التقنيات أساسًا تقنيًا قويًا لتحقيق قابلية التوسع والاستقرار والإنتاج والتحضير الموثوق للإنزيمات.

الشكل 5: فحص عملية تنقية البروتين عالية الإنتاجية

لتلبية الحاجة المتزايدة إلى الإنتاج واسع النطاق للإنزيمات عالية الجودة، أنشأت شركة Yeasen منشأتين إنتاجيتين متوافقتين مع ممارسات التصنيع الجيدة تمتدان على مساحة تقرب من 10000 متر مربع في ووهان. بالإضافة إلى ذلك، قمنا بتثبيت نظامين للتخمير متطورين وآليين بالكامل بسعة 1500 لتر، وقمنا بتجميع فريق متخصص من الخبراء المتخصصين في إنتاج الإنزيمات وضمان الجودة. تضمن هذه الموارد مجتمعة الإنتاج الناجح للإنزيمات عالية الجودة على نطاق واسع.

الشكل 6: مصنع إنزيم UCF·ME® Ultra-Clean

خدمة تخصيص إنزيم ZymeEditor من Yeasen