CRISPR miał więcej prasy niż jakakolwiek technika laboratoryjna za naszej pamięci, a ta prasa dotyczyła medycyny.
Zatrudnienie jest w dużej mierze gdzie indziej, a luka między tymi dwiema rzeczami powoduje realne problemy w planowaniu kadr, bo ludzie przychodzą, spodziewając się jednej dziedziny, a znajdują inną.
Luka między nagłówkiem a zawodem
Wykonanie edycji genu to procedura laboratoryjna. Nie jest trywialna, ale mieści się w zasięgu kompetentnego biologa molekularnego po szkoleniu i praktyce.
Biologia syntetyczna to dyscyplina projektowania systemów biologicznych tak, by robiły coś konkretnego: budowanie obwodów genetycznych, inżynieria szlaków metabolicznych, tworzenie organizmów wytwarzających docelową cząsteczkę w opłacalnym tempie – i robienie tego wszystkiego na tyle przewidywalnie, by mogło stać się procesem przemysłowym.
Umiejętność edytowania genomu jest jak umiejętność spawania. Jest niezbędna, wymaga kunsztu, i to nie to samo, co projektowanie konstrukcji.
Ciężar komercyjny leży po tej drugiej stronie. Analiza Bio Revolution McKinsey Global Institute oszacowała, że około 60 procent fizycznych nakładów globalnej gospodarki mogłoby w zasadzie powstawać biologicznie, a osobno – że około 45 procent obecnego globalnego obciążenia chorobami dałoby się dziś rozwiązać nauką, którą już można sobie wyobrazić. Obie liczby to warunkowe stwierdzenia o możliwości technicznej, a nie prognozy, i obie opisują pracę, która jest inżynierią, a nie techniką.
Co obejmuje ten kierunek
Zakres: DNA rekombinowane, CRISPR i edycja genów, obwody genetyczne i programowalne systemy biologiczne.
Pod tym kryją się cztery kompetencje.
Konstrukcja molekularna. Projektowanie i składanie konstruktów DNA, klonowanie oraz praktyczna praca polegająca na wprowadzeniu zaprojektowanej sekwencji do organizmu i potwierdzeniu, że tam jest i działa.
Edycja i modyfikacja. CRISPR i systemy pokrewne, w tym elementy rzadko obecne w nagłówkach: efekty poza celem (off-target), skuteczność edycji, dostarczanie oraz potwierdzanie, co się naprawdę wydarzyło, a nie tylko co było zamierzone.
Projektowanie obwodów i szlaków. Sprawianie, by komponenty biologiczne zachowywały się jak system. Regulacja, poziomy ekspresji, przepływ metaboliczny oraz niewygodny fakt, że elementy biologiczne są znacznie mniej modularne, niż sugeruje inżynierska metafora.
Inżynieria szczepów. Wzięcie organizmu produkcyjnego i poprawienie tego, co wytwarza, jak szybko i jak stabilnie na przestrzeni pokoleń. Tu jest większość zatrudnienia przemysłowego.
Co jest rutyną, co jest w badaniach, a co żadnym z tych
To rozróżnienie należy do każdego uczciwego programu w tej dziedzinie, bo publiczna dyskusja je spłaszcza.
Rutynowa praktyka komercyjna. Inżynieria drobnoustrojów i linii komórkowych do produkcji białek, enzymów i chemikaliów. To przemysł od dziesięcioleci we wcześniejszych formach, a dziś znacznie bardziej wyrafinowany. Większość zawodów w biologii syntetycznej jest właśnie tutaj.
Zatwierdzone lub w zaawansowanym zastosowaniu klinicznym, wąsko. Niewielka liczba terapii genowych i komórkowych uzyskała zatwierdzenie w konkretnych wskazaniach. To realne, przełomowe dla tych pacjentów, i to niewielka dziedzina zatrudniająca stosunkowo mało osób pod ścisłą regulacją.
W badaniach klinicznych lub rozwoju. Znacznie większy zbiór zastosowań terapeutycznych na różnych etapach, z typowym dla nich odsiewem po drodze.
Ani rutyna, ani bliskość. Szersze twierdzenia o programowalnej biologii krążące w relacjach medialnych o tej dziedzinie. Elementy biologiczne nie składają się tak niezawodnie jak elementy elektroniczne, kontekst zmienia zachowanie, a przewidywalność pozostaje centralnym nierozwiązanym problemem tej dyscypliny.
Plan kadrowy zbudowany na czwartej kategorii nie przetrwa zderzenia z laboratorium. Ten zbudowany na pierwszej stoi na twardym gruncie.
Gdzie to się mieści w domenie
Inżynieria genetyczna i biologia syntetyczna to szósty z dziesięciu kierunków w domenie biotechnologii Astra Trainer. Opiera się na biologii komórkowej i molekularnej, biochemii i mikrobiologii, a zasila bezpośrednio bioprocesing i biowytwarzanie, biotechnologię przemysłową oraz biotechnologię rolniczą i spożywczą.
Partnerzy obejmujący ten kierunek zakresem niemal zawsze dodają do niego bioprocesing, bo zaprojektowany szczep, którego nie da się skalować, jest wynikiem laboratoryjnym, a nie produktem. Ścieżki prowadzą od podstaw do pracy stosowanej i są układane w kolejności z udziałem własnych naukowców partnera. Zobacz tu dziesięć kierunków.
Cykl projektuj-buduj-testuj-ucz się jako struktura zatrudnienia
Ta dziedzina organizuje swoją pracę jako pętlę, a pętla mapuje się schludnie na rodziny stanowisk, co czyni ją użyteczną w planowaniu kadr.
Projektuj. Decydowanie, co zbudować. Projektowanie szlaków, projektowanie konstruktów, coraz bardziej obliczeniowe. Mały stan zatrudnienia, wysokie umiejętności.
Buduj. Konstruowanie DNA i wprowadzanie go do organizmu. Automatyzacja uprzemysłowiła ten etap, co zamienia go w operację przepustowości z problemami sprzętu, harmonogramowania i jakości.
Testuj. Mierzenie, co konstrukt naprawdę zrobił. Analityczny, wysokoobjętościowy etap, i ten, który najczęściej ogranicza tempo cyklu.
Ucz się. Nadawanie sensu wynikom i decydowanie o kolejnej rundzie. Analiza danych połączona z osądem biologicznym.
Dwie konsekwencje dla obsady kadrowej.
Etapy budowy i testu to dziś w dużej mierze kwestia automatyzacji, przepustowości i niezawodności, co oznacza, że ludzie, którzy dobrze je prowadzą, są bliżej produkcji i automatyki laboratoryjnej niż badań. Organizacje, które obsadzają je naukowcami badawczymi, dostają drogich, niewykorzystanych ludzi i wolny cykl.
Tempo cyklu to zmienna konkurencyjna. Firma, która zamyka pętlę dwa razy szybciej, poprawia się dwa razy szybciej, a tempo cyklu ogranicza ten etap, który jest obsadzony najsłabiej.
Role po imieniu
Inżynierowie szczepów i inżynierowie metaboliczni. Doskonalenie organizmów produkcyjnych. Najliczniejsza grupa przemysłowa.
Biolodzy molekularni w rolach konstrukcyjnych. Budowanie i walidacja konstruktów na dużą skalę.
Naukowcy i inżynierowie automatyki laboratoryjnej. Obsługa robotyki umożliwiającej budowę i testowanie na wysoką skalę. Rola naprawdę deficytowa, w którą absolwenci biologii rzadko celują.
Naukowcy analityczni. Pomiar tego, co wytworzył zaprojektowany organizm – co zapętla się z powrotem do kierunku biochemii.
Naukowcy rozwoju linii komórkowych. W lekach biologicznych – inżynieria i selekcja ssaczych linii komórkowych wytwarzających białka terapeutyczne.
Naukowcy procesowi terapii genowej i komórkowej. Mała, regulowana, wyspecjalizowana grupa.
Kogo można w to przekwalifikować
Biolodzy molekularni. Oczywista pula. Już mają technikę, potrzebują myślenia projektowego i systemowego, plus przemysłowego podejścia do przepustowości i powtarzalności.
Personel automatyki i robotyki laboratoryjnej. Z dowolnej branży. Rozumieją oprzyrządowanie, harmonogramowanie, przepustowość i niezawodność, potrzebują biologii. To niedowykorzystana konwersja, która celuje w etap najczęściej blokujący cykl.
Analitycy danych. Etap „ucz się” potrzebuje ludzi swobodnie poruszających się w danych eksperymentalnych na dużą skalę. Naturalnie łączy się z kierunkiem bioinformatyki.
Personel fermentacji i procesów. Wnoszą realia skalowania, których projektantom wyszkolonym w laboratorium często brakuje, a dodanie im kompetencji projektowych daje ludzi, którzy projektują szczepy nadające się do faktycznej produkcji.
Chemicy. Szczególnie do pracy nad szlakami metabolicznymi, gdzie myślenie ma charakter chemiczny.
Nadzór regulacyjny jest częścią pracy, a nie nakładką na nią. Praca z organizmami modyfikowanymi genetycznie podlega poziomom hermetyzacji, instytucjonalnej zgodzie biobezpieczeństwa, a w wielu jurysdykcjach wymogom zgłoszenia lub licencjonowania. Uwolnienie do środowiska, zastosowanie kliniczne i wykorzystanie rolnicze mają każde osobny reżim regulacyjny. Szkolenie buduje kompetencje naukowe i świadomość, gdzie leżą te granice. Nie stanowi ono autoryzacji biobezpieczeństwa, zgody instytucjonalnej ani żadnego pozwolenia regulacyjnego, a w tej dziedzinie nie są to formalności administracyjne.
Co z tego wynika
Edycja to technika, a biologia syntetyczna to dyscyplina inżynierska wokół niej. Zawody są w tej drugiej.
Przemysłowa inżynieria szczepów to rutynowa praktyka komercyjna i tam jest większość zatrudnienia. Terapeutyczna edycja genów jest realna, wąska i mocno regulowana, a mylenie tych dwóch rzeczy zniekształca plany kadrowe.
Pętla projektuj-buduj-testuj-ucz się mapuje się na cztery rodziny stanowisk, a etapy budowy i testu to problemy automatyzacji i przepustowości, których nie powinno się obsadzać naukowcami badawczymi.
Ludzie od automatyki laboratoryjnej to najbardziej niedowykorzystana dostępna konwersja, i celują właśnie w etap, który zwykle ogranicza tempo cyklu.
A elementy biologiczne są mniej modularne, niż sugeruje inżynierska metafora. Program, który uczy tej metafory bez zastrzeżenia, tworzy ludzi zaskoczonych przy swoim pierwszym prawdziwym projekcie.
Czy biologia syntetyczna to to samo co edycja genów?
Nie. Edycja genów to technika laboratoryjna. Biologia syntetyczna to dyscyplina inżynierska projektowania systemów biologicznych tak, by robiły coś konkretnego, i to tam jest zatrudnienie.
Gdzie jest większość zawodów w biologii syntetycznej?
W przemysłowej inżynierii szczepów i inżynierii metabolicznej, przy produkcji białek, enzymów i chemikaliów. Terapeutyczna edycja genów zatrudnia stosunkowo niewielu ludzi pod ścisłą regulacją.
Co ogranicza tempo, w jakim poprawia się firma?
Tempo cyklu projektuj-buduj-testuj-ucz się, a ogranicza je ten etap, który jest obsadzony najsłabiej. Budowa i test to zwykle problemy automatyzacji i przepustowości, a nie problemy badawcze.
Kogo można w to przekwalifikować?
Biolodzy molekularni potrzebują warstwy projektowej i systemowej. Personel automatyki laboratoryjnej potrzebuje biologii i to najbardziej niedowykorzystana pula. Analitycy danych pasują do etapu „ucz się”, a personel fermentacji wnosi realia skalowania, których często brakuje projektantom z laboratorium.
Gdzie to się mieści w domenie?
Szósty z dziesięciu kierunków w domenie biotechnologii Astra Trainer, niemal zawsze obejmowany zakresem razem z bioprocesingiem. Zobacz je tutaj.