Bio-rivoluzione pronta per essere scalata

Le scoperte nella bioproduzione potrebbero posizionare l'economia statunitense per nuove possibilità che rimodellano le industrie e mantengono la nostra competitività globale

Immagina di grigliare una bistecca coltivata in laboratorio nel tuo patio, ma i mattoni sono fatti di batteri. Gli ospiti della tua grigliata indossano una cintura a fungo, infradito algali o un cappotto proteico. Nel frattempo, qualcuno arriva con nuove gomme di tarassaco per la propria auto. Tutto questo potrebbe essere possibile con la rivoluzione tecnologica che sta rapidamente germogliando.

Gli Stati Uniti guidano da anni la ricerca sulle bioscienze, ma recentemente hanno raggiunto un punto di svolta. Il sequenziamento genetico può ora essere eseguito in modo efficiente in termini di costi, mentre i progressi nell'editing genetico, nell'informatica avanzata, nella bioinformatica, nell'automazione e nell'intelligenza artificiale stanno convergendo per portare ciò che possiamo fare con la biologia a un nuovo, sorprendente livello. La nostra capacità di costruire molecole, materiali e strutture biologicamente è destinata a scatenare innovazioni rivoluzionarie che sostituiranno oggetti e prodotti che usiamo oggi. Un recente studio del McKinsey Global Institute stima che fino al 60% degli input fisici per l'economia globale potrebbe teoricamente essere prodotto biologicamente.

La ricerca e sviluppo ha portato avanti questa opportunità. La bioproduzione è il modo in cui portiamo questa rivoluzione su larga scala nei settori industriale, ambientale e sociale. I vantaggi potrebbero essere enormi:

· 4 trilioni di dollari all'anno di impatto economico globale, secondo l'analisi di McKinsey.

· Prodotti più sostenibili, come prodotti chimici, combustibili più puliti e beni e alimenti prodotti in modo sostenibile.

· Innovazioni per la decarbonizzazione e il risanamento ambientale.

· Innovazioni sanitarie rivoluzionarie, tra cui la riparazione dei tessuti e la produzione di farmaci su richiesta.

· Opportunità economiche per le economie agricole rurali.

· Nuove industrie e nuovi posti di lavoro.

Tempo di scalare. Ricordando i primi giorni della rivoluzione digitale negli anni '1990, la tecnologia digitale si stava insinuando nell'economia, rappresentando circa 200 miliardi di dollari di valore aggiunto negli Stati Uniti. L'amministrazione Clinton ha messo in atto un quadro politico per sostenere lo sviluppo e l'implementazione della tecnologia e delle infrastrutture digitali da parte del settore privato. La rivoluzione digitale ha accelerato fino a raggiungere una ripida salita lungo la curva di adozione e l'economia digitale è cresciuta di dieci volte in termini di valore reale aggiunto a oltre 2.5 trilioni di dollari nel 2021. Man mano che la rivoluzione digitale cresceva, ha rimodellato l'esperienza umana, l'economia, la sicurezza nazionale, business, comunicazioni, interi settori e società - e non sta rallentando.

Nel 2017, il Council on Competitiveness ha collaborato con quattro laboratori nazionali statunitensi per uno studio intitolato "Advancing US Bioscience: Challenges and Opportunities in Sustainable Energy, Environmental Remediation, 21st Century Agriculture, Human Health, and Biomanufacturing.Lo scopo della partnership e dello studio era quello di capitalizzare i nostri anni di ricerca e miliardi di investimenti in ricerca e sviluppo per passare dai laboratori e dalla produzione pilota alle grandi piattaforme di bioproduzione. Abbiamo chiesto uno sforzo strategico, aggressivo e coordinato degli Stati Uniti per catturare il grande potenziale della bioproduzione. Questi passaggi includevano:

· Perseguire le frontiere della bioscienza e della bioingegneria, compresa la ricerca e lo sviluppo e rafforzare le nostre capacità, come l'applicazione dell'informatica avanzata e dell'intelligenza artificiale per alimentare un settore in rapida evoluzione.

· Colmare l'innovazione "valle della morte" - i 10 anni che il Dipartimento dell'Energia indica, in media, necessari per scalare completamente un bioprocesso - e accelerare il processo di innovazione. Con l'obiettivo di dimezzare quel tempo, abbiamo bisogno di banchi di prova e sforzi di prototipazione per accelerare la traduzione dalla scienza all'applicazione per la produzione pilota, e un'infrastruttura industriale e catene di approvvigionamento per portare la bioproduzione su larga scala.

· Sviluppo di una forza lavoro multidisciplinare che includa scienze della vita e bioprocessi, prodotti chimici, bioingegneria, dati e scienze computazionali e produzione di biomanifattura.

· Creazione di percorsi normativi chiari e trasparenti per consentire alle aziende di immettere sul mercato prodotti a base biologica. Poiché le applicazioni biologiche riguarderanno una vasta gamma di domini, dal cibo e farmaci ai materiali e prodotti chimici, al risanamento ambientale e ai prodotti di consumo, il panorama normativo è complesso, ma i processi devono essere efficienti, snelli e tempestivi.

· Stabilire standard per il paradigma della bioproduzione. I guardrail sono necessari per promuovere la biosicurezza e la bioprotezione e per la sicurezza ambientale e sul lavoro durante l'intero ciclo di vita dei prodotti a base biologica. Dobbiamo anche avere una conversazione seria su questioni etiche, legali e sociali, inclusa la privacy dei dati.

Struttura in scala. L'anno scorso, il Congresso e l'amministrazione Biden hanno avviato molte di queste azioni attraverso il CHIPS and Science Act del 2022. La legislazione impone al presidente di attuare un'iniziativa nazionale di ricerca e sviluppo in biologia ingegneristica e dirige il presidente a far progredire la ricerca sulla bioproduzione attraverso la ricerca interdisciplinare centri, sostenere l'istruzione e la formazione e lavorare per una rete nazionale di banchi di prova e attività di prova per elevare la ricerca di laboratorio.

Inoltre, a settembre, il presidente Biden ha firmato l'ordine esecutivo 14081 sul "promuovere l'innovazione della biotecnologia e della bioproduzione", stabilendo un approccio dell'intero governo per far progredire la biotecnologia e la bioproduzione guidato dall'assistente del presidente per gli affari di sicurezza nazionale. L'ordine esecutivo chiede di rafforzare e coordinare gli investimenti federali nella ricerca e sviluppo della bioproduzione, promuovere l'espansione della produzione nazionale di bioproduzione, la formazione della forza lavoro e chiarire e razionalizzare le normative. Dirige inoltre le agenzie federali a fare la loro parte, che vanno dalla ricerca e sviluppo, agli standard o allo sviluppo della forza lavoro, o mitigare le minacce alla sicurezza nazionale ed economica.

“Poiché la bioeconomia si espande dalle terapie ai prodotti di base, è fondamentale aumentare in modo significativo gli investimenti in ricerca e sviluppo per le tecnologie di piattaforma, come la biologia sintetica e lo sviluppo di processi su larga scala basati sui dati, per ridurre ulteriormente i tempi dal laboratorio al mercato, ", ha affermato Joe Elabd, vice rettore per la ricerca presso il sistema della Texas A&M University. "Una forte alleanza accademia-industria-governo e una rete di hub regionali saranno un fattore fondamentale per raggiungere questo obiettivo e rafforzare la competitività degli Stati Uniti".

Questo quadro politico e programmatico nazionale potrebbe potenziare il motore dell'innovazione del settore privato, spostando la bio-rivoluzione a una marcia alta e sulla corsia di sorpasso. Allo stesso tempo, la Cina mira a spingere la sua bioeconomia all'avanguardia nel mondo entro il 2035. Il suo 14° piano quinquennale per lo sviluppo della bioeconomia è una strategia elaborata per far progredire le industrie pilastro della Cina in quattro campi: biomedicina, agricoltura, bioproduzione e biosicurezza, attraverso l'innovazione. , industrializzazione e politica del governo. La gara competitiva è già in corso con la nostra più grande controparte economica: i nostri sforzi sono passi nella giusta direzione e dobbiamo espanderci e non riposare facilmente.

Poiché la bioproduzione è trasversale a numerosi settori e domini sociali, le nuove biocapacità rimodelleranno in modo massiccio l'economia, dalla produzione all'agricoltura, fino alle catene di approvvigionamento di prodotti farmaceutici, chimici e di consumo. Ci siamo rapidamente spostati dal laboratorio all'apice della rivoluzione, con applicazioni quotidiane nella vita reale come la suddetta grigliata. Creando percorsi - e investimenti - affinché queste tecnologie prendano piede, noi e le generazioni future possiamo trarne vantaggio e continuare a innovare.