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本月初:生物科学协奏曲-发现我们身边的微生物乐团

“有句话说,企业家的生存法则是:用比别人认为必要的少,做比别人认为可能的多。”这是Cheri Ackerman博士的话,他是波士顿的联合创始人兼首席执行官协奏曲生物科学她这样描述公司的想法。她和她的两位联合创始人Jared Kehe博士和Bernardo Cervantes博士正在这样做。在一个巧妙的新技术平台的帮助下,他们正在重新想象人类与微生物的互动方式。

微生物——在我们体内,在我们身上,在我们周围

微生物在我们周围无处不在:在土壤中,在我们呼吸的空气中,在人体各处。通常,微生物被认为是有害的。通常情况下,我们会用消毒剂或抗生素来消灭使我们生病的细菌或“细菌”。

数以百万计的微生物在我们周围形成了无形的网络,塑造了我们身体和环境的健康。(图片由Concerto Biosciences提供)


尽管人们普遍认为,我们所知道的生命如果没有微生物就无法存在。“它们不仅从科学的角度来看令人着迷。事实上,它们是全球内稳态的重要组成部分。这包括整个生物圈;这包括每一种植物、动物和人类,”Concerto Biosciences的联合创始人兼首席科学官贾里德·科赫博士解释说。“看不见的微生物网络是一个复杂的动态系统,它的表现取决于成员微生物之间的相互作用,就像交响乐取决于乐器之间的相互作用一样。通过数百万年的共同进化,人类已经开始依赖这种表现。尽管有这种依赖性,我们在上个世纪仍然在不加选择地杀死微生物。所以作为工程师,我们会问:有没有更好的方法?”

我们通常杀死微生物的方法与设计这些复杂系统的尚未实现的潜力之间存在惊人的脱节,这导致了Cheri和Jared的合作,以及Concerto背后的技术的出现。贾里德举例说明了微生物学能为人类做的所有好事:“如果我们能学会引导微生物群落执行有用的任务,我们就能进入疾病治疗、消费品、作物科学和环境改造的一个全新前沿领域。”s manbetx 845

为了更好地理解这些复杂的系统,该团队将注意力转向了创造一种技术,以前所未有的规模测量微生物相互作用如何驱动理想的微生物行为。Concerto利用这一知识来精确定位“微生物组合”,即协同工作的微生物组合,它们能完成令人难以置信的壮举。

重塑人类与微生物互动的方式

是什么阻止我们系统地测量微生物的相互作用?简单地说,挑战在于组合数学。正如Cheri和Jared解释的那样,当你开始一次构建2、3、4个微生物的子集时,你可以从1000个微生物中创造出的交互作用或组合的绝对数量会成倍增长到数十亿个。

现有技术无法以足够快的速度进行这样的实验。我们拥有的最好的机器人每天只能扩展到2万个组合。到2021年6月,协奏曲公司改变游戏规则的技术kChip每天构建42万个组合。Cheri和Jared计划在2022年将这个数字翻一番。

kChip技术平台允许快速测量数以百万计的微生物相互作用。(图片由Concerto Biosciences提供)


“kChip从微生物集合中快速自动地构建所有可能的组合,”贾里德说。

该技术的工作原理是将不同微生物的微小、彩色编码液滴随机分组到kChip的微孔中。这样的组合产生了数百万个。通过对每个液滴进行颜色编码,该团队可以通过光学识别每个组合的成员。然后,研究小组可以观察每个微生物组合的行为,绘制出相互作用的完整网络,并确定网络中的哪些微生物驱动特定功能。“这张网为协奏曲提供了一本自然的指导手册。我们可以用说明书来做东西,”贾里德说。

该团队首先着手绘制生活在我们皮肤上的微生物是如何预防这种微生物的金黄色葡萄球菌(更著名的说法是“葡萄球菌”),因为过度增殖和分泌毒素,这是湿疹的根本原因。通过确定调动微生物群落抑制毒力的组合金黄色葡萄球菌在美国,该团队发现了一种微生物组合,他们计划将其开发为一种湿疹疗法。贾里德也说:“这是一个通过安抚行为不当的菌株来治疗皮肤病的机会金黄色葡萄球菌而不是简单地杀死生活在那里的一切。这是比战争更优雅、更有力的解决方案。”

Matlab作为一个必不可少的启动资源

和许多工程师一样,Jared第一次接触MATLAB是在他在加州大学圣地亚哥分校的本科学习期间。在MIT (kChip的诞生地)读研究生期间,MATLAB成了他“所有分析和编码的首选”。

最初开发kChip的学术团队,包括Jared, Cheri,他们的前实验室伙伴Anthony Kulesa和他们的顾问Paul Blainey,使用MATLAB进行平台开发的多个方面。很早就使用MATLAB来探索不同的构型来优化微井的几何设计。该团队使用MathWorks工具提取有关微生物组合行为属性的信息。“MATLAB是一个非常好的图像分析工具,”Jared评论道。“将原始图像翻译成组织数据的。csv文件是对潜在微生物生态进行更深入分析的起点。”

kChip微孔荧光分析提取了每种微生物组合如何影响毒力读数。(图片由Concerto Biosciences提供)


作为麻省理工学院创业指导服务的成员,Concerto Biosciences与MathWorks加速器项目有联系,该项目为早期创业公司提供免费的MATLAB软件和支持。万博1manbetx在考虑到使用MATLAB作为工具的重要性时,贾里德解释道,在早期阶段,资源紧张的初创公司,“我们几乎什么都没有,有一台现成的机器来处理任何数据是必不可少的。”

展望更健康的未来

继去年成功找到第一套皮肤健康套装后,该团队展望未来。他们计划继续推进他们的第一个产品,并与患者分享,看看它的表现如何,并评估其有益的特性。谢里预见了这项技术的多种用途,尤其希望在明年能应用到女性健康领域,并“广泛地应用到你能想象到的所有应用领域,”她说。“我们希望让这个平台更快、更便宜,并向其他希望与Concerto合作的公司开放这类新产品。”s manbetx 845

这家初创公司还在扩大其发现团队,寻找合适的人加入。“对我来说,最根本的回报是建立这家公司的文化,成为决定我们作为一群人重视什么东西的人之一……创造一个充满好奇心和智力交流,但也相互关心的环境。”Cheri最后谈到了她喜欢创建Concerto Biosciences的原因:“我经常说,我离开学术界来创办这家初创公司的原因是那些致力于这家初创公司的人。让这些人团结起来并准备好投入到这一工作中是多么独特的时刻啊。”

你可以在这里了解更多关于Concerto Biosciences的信息https://www.concertobio.com

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