Bio-revolution redo att skala

Genombrott inom biotillverkning kan positionera den amerikanska ekonomin för nya möjligheter som omformar industrier – och upprätthålla vår globala konkurrenskraft

Föreställ dig att grilla en labbodlad biff på din uteplats - men tegelstenarna är gjorda av bakterier. Gäster på din cookout bär ett svampbälte, algflip flops eller en proteinrock. Under tiden rullar någon upp i nya maskrosdäck till sin bil. Allt detta skulle kunna vara möjligt med teknikrevolutionen som snabbt växer fram.

USA har lett biovetenskaplig forskning i flera år, men den har nyligen nått en vändpunkt. Gensekvensering kan nu göras kostnadseffektivt, medan framstegen inom genredigering, avancerad beräkning, bioinformatik, automation och artificiell intelligens konvergerar för att ta vad vi kan göra med biologi till en ny, häpnadsväckande nivå. Vår förmåga att bygga molekyler, material och strukturer biologiskt kommer att släppa lös banbrytande innovationer som kommer att ersätta föremål och produkter vi använder idag. En nyligen genomförd studie av McKinsey Global Institute uppskattar att så mycket som 60 % av de fysiska insatserna till den globala ekonomin teoretiskt skulle kunna produceras biologiskt.

FoU har fört fram denna möjlighet. Biotillverkning är hur vi bringar denna revolution att skala över industriella, miljömässiga och samhälleliga domäner. Fördelarna kan vara enorma:

· 4 biljoner dollar årligen i global ekonomisk påverkan, enligt McKinsey-analysen.

· Mer hållbara produkter, som kemikalier, renare bränslen och hållbart producerade varor och livsmedel.

· Innovationer för avkarbonisering och miljösanering.

· Banbrytande sjukvårdsinnovationer, inklusive vävnadsreparation och on-demand medicinproduktion.

· Ekonomiska möjligheter för jordbruksekonomier på landsbygden.

· Nya branscher och nya jobb.

Dags att skala. Med tanke på de tidiga dagarna av den digitala revolutionen på 1990-talet smygde sig digital teknik in i ekonomin och stod för cirka 200 miljarder dollar i amerikanskt mervärde. Clintonadministrationen införde en policyram för att stödja den privata sektorns utveckling och distribution av digital teknik och infrastruktur. Den digitala revolutionen accelererade till en brant stigning uppför adoptionskurvan, och den digitala ekonomin har vuxit tiofaldigt i verkligt värde till mer än 2.5 biljoner dollar 2021. När den digitala revolutionen ökade, omformade den den mänskliga upplevelsen, ekonomin, nationell säkerhet, affärer, kommunikationer, hela industrier och samhället — och saktar inte ner.

Under 2017 samarbetade Council on Competitiveness med fyra amerikanska nationella laboratorier för en studie som heter "Advancing US Bioscience: Challenges and Opportunities in Sustainable Energy, Environmental Remediation, 21st Century Agriculture, Human Health, and Biomanufacturing.” Syftet med partnerskapet och studien var att dra nytta av våra år av forskning och miljarder i FoU-investeringar för att gå från laboratorier och pilottillverkning till stora biotillverkningsplattformar. Vi efterlyste en strategisk, aggressiv och samordnad amerikansk ansträngning för att fånga biotillverkningens stora potential. Dessa steg inkluderade:

· Sträva efter gränserna för biovetenskap och bioteknik, inklusive FoU och stärka vår kapacitet, såsom tillämpningen av avancerad datoranvändning och AI för att driva en snabbt föränderlig sektor.

· Att överbrygga innovationen "dödens dal" – de 10 år som Department of Energy i genomsnitt anger att det tar att skala en bioprocess fullt ut – och påskynda innovationsprocessen. I syfte att halvera den tiden behöver vi testbäddar och prototypinsatser för att påskynda översättningen av vetenskap till tillämpning för pilottillverkning, och en industriell infrastruktur och leveranskedjor för att få biotillverkning i skala.

· Utveckla en tvärvetenskaplig arbetsstyrka som spänner över biovetenskap och bioprocessning, kemikalier, bioteknik, data- och beräkningsvetenskap och produktion av biotillverkning.

· Skapa tydliga, transparenta regleringsvägar för företag att föra ut biobaserade produkter på marknaden. Eftersom biotillämpningar kommer att sträcka sig över en rad domäner - från mat och läkemedel till material och kemikalier till miljösanering och konsumentprodukter - är det regulatoriska landskapet komplext, men processerna måste vara effektiva, strömlinjeformade och aktuella.

· Fastställande av standarder för biotillverkningsparadigmet. Skyddsräcken behövs för att främja biosäkerhet och biosäkerhet, och för miljö- och arbetssäkerhet över hela den biobaserade produktens livscykel. Vi måste också ha ett seriöst samtal om etiska, juridiska och sociala frågor, inklusive datasekretess.

Ram till skala. Förra året satte kongressen och Biden-administrationen igång många av dessa åtgärder genom CHIPS and Science Act från 2022. Lagstiftningen kräver att presidenten ska genomföra ett National Engineering Biology Research and Development Initiative och uppmanar presidenten att främja biotillverkningsforskning genom tvärvetenskaplig forskning centra, stödja utbildning och träning och arbeta för ett nationellt nätverk av testbäddar och proof-of-concept-aktiviteter för att lyfta laboratorieforskning.

Dessutom undertecknade president Biden i september verkställande order 14081 om att "föra fram bioteknik och biotillverkningsinnovation", som etablerar en helhetsstyrning för att främja bioteknik och biotillverkning ledd av assistenten till presidenten för nationella säkerhetsfrågor. Den verkställande ordern kräver att federala investeringar i forskning och utveckling inom biotillverkning ska stärkas och samordnas, främja expansion av inhemsk biotillverkningsproduktion, utbildning av arbetskraft och förtydliga och effektivisera regelverk. Den uppmanar också federala myndigheter att göra sin del, allt från FoU, standarder eller utveckling av arbetskraft, eller att mildra hot mot nationell och ekonomisk säkerhet.

"När bioekonomin expanderar från terapi till råvaruprodukter är det avgörande att vi avsevärt ökar investeringarna i FoU för plattformsteknologier, såsom syntetisk biologi och datadriven uppskalningsprocessutveckling, för att ytterligare förkorta tiden från labb till marknad, ” sa Joe Elabd, vicekansler för forskning vid Texas A&M University-systemet. "En stark allians mellan akademi, industri och regering och ett nätverk av regionala knutpunkter kommer att vara en avgörande faktor för att uppnå detta mål och stärka USA:s konkurrenskraft."

Detta nationella policy- och programramverk skulle kunna ladda den privata sektorns innovationsmotor, växla biorevolutionen till hög växel och in i snabbkörningen. Samtidigt siktar Kina på att driva sin bioekonomi till världens framkant senast 2035. Dess 14:e femårsplan för utveckling av bioekonomi är en utarbetad strategi för att främja Kinas pelarindustrier inom fyra områden – biomedicin, jordbruk, biotillverkning och biosäkerhet – genom innovation , industrialisering och regeringspolitik. Konkurrenstävlingen är redan igång med vår största ekonomiska motsvarighet — våra ansträngningar är steg i rätt riktning, och vi måste expandera på dem och inte vara lugna.

Eftersom biotillverkning sträcker sig över många sektorer och samhälleliga domäner kommer nya bioresurser att omforma ekonomin massivt, från tillverkning till jordbruk till leveranskedjor för läkemedel, kemikalier och konsumentprodukter. Vi har snabbt flyttat från labbet till att vara på väg mot revolution, med verkliga, vardagliga applikationer som den tidigare nämnda cookouten. Genom att skapa vägar – och investeringar – för att dessa tekniker ska få fäste, kan vi och framtida generationer dra nytta av och fortsätta att förnya.