Aceleración de los costos de biofabricación y producción

Una serie de productos biofabricados requieren aminoácidos y factores de crecimiento como insumos, pero estas pequeñas moléculas y proteínas pueden ser muy costosas, elevando los costos de la biofabricación, ralentizando la expansión de la bioeconomía estadounidense y limitando el uso de nuevos biomédicos y producidos sintéticamente. Productos agrícolas. Los costos de fabricación pueden ser sustancialmente limitantes: los funcionarios de los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Bill y Melinda Gates señalan que los costos de fabricación de los medicamentos de anticuerpos son un cuello de botella importante en el desarrollo y distribución de tratamientos para una variedad de enfermedades infecciosas existentes y emergentes. Para ayudar a reducir los costos de estos insumos de biofabricación, la Administración Biden-Harris debe asignar fondos federales para un Gran Desafío para investigar y desarrollar procesos de fabricación de costo reducido y demostrar la escalabilidad de estas soluciones.

Los aminoácidos son insumos esenciales pero costosos para la bioproducción a gran escala. Para reducir estos costos, se debe utilizar financiamiento federal para incentivar el desarrollo de métodos de producción escalables que resulten en costos de producción que sean la mitad de los costos actuales. Específicamente, el Departamento de Agricultura de los EE. UU. (USDA) y ARPA-H deben comprometerse conjuntamente con un monto de financiamiento inicial de $15 millones para 10 proyectos de investigación en el primer año, con un total de $75. millones durante cinco años, en financiación del Gran Desafío para investigadores o empresas que puedan desarrollar un proceso escalable para producir aminoácidos o factores de crecimiento de calidad alimentaria o farmacéutica a una fracción de los costos actuales. ARPA-H también debería poner a disposición fondos para instalaciones de banco de pruebas que los investigadores puedan usar para demostrar la escalabilidad de sus métodos de producción que ahorran costos.

La ampliación del uso de cultivos de células animales para la producción biosintética solo será económicamente eficaz si se reducen los costes de los aminoácidos y los factores de crecimiento. Reducir el costo de la bioproducción de productos médicos y farmacéuticos como vacunas y péptidos antimicrobianos, o de productos de tejido animal como carne o cartílago, mejoraría la disponibilidad y asequibilidad de estos productos, haría que la innovación y el desarrollo de nuevos productos fueran más fáciles y rentables, y aumentaría nuestra capacidad para fabricar bioproductos económicamente en los Estados Unidos, reduciendo nuestra dependencia de las cadenas de suministro extranjeras.

Para una mejor comprensión del uso de aminoácidos y factores de crecimiento en la producción de productos biológicos y basados ​​en células animales, y para pronosticar con precisión la oferta y la demanda para garantizar una cadena de suministro confiable y disponible para productos médicos, el Departamento de Defensa (DoD ) y el USDA deben encargar conjuntamente un análisis económico de los costos de la ruta de fabricación sintética para bioproductos comunes e incluir evaluaciones de los costos de producción comparativos para los principales competidores internacionales.

Los aminoácidos son insumos necesarios cuando se sintetizan proteínas y productos peptídicos, incluidos productos farmacéuticos y para el cuidado de la salud (p. ej., anticuerpos, insulina) y productos agrícolas (p. ej., proteínas vegetales y animales sintéticas para alimentos, colágeno, gelatina, proteínas insecticidas), pero son muy caro. Los aminoácidos como insumos para el cultivo celular cuestan aproximadamente de $3 a $50 por kg, y los factores de crecimiento cuestan $50 000 por gramo, lo que significa que sus costos pueden ser la mitad o más del costo total de producción.

La biofabricación depende de la disponibilidad de reactivos, moléculas pequeñas y bioproductos que se utilizan como materia prima en el proceso de fabricación. La producción de bioproductos sintéticos está limitada por el costo y la disponibilidad de ciertos reactivos, incluidos los aminoácidos y las pequeñas proteínas de señalización, como las hormonas y los factores de crecimiento. Estos insumos de producción se utilizan en cultivos celulares para aumentar los rendimientos y la eficiencia de producción en la biosíntesis de productos como anticuerpos monoclonales, carne sintética, factores de coagulación e interferón (proteínas que inhiben el crecimiento tumoral y respaldan la función del sistema inmunitario). Si bien algunos bioproductos se pueden producir sintéticamente en células vegetales o bacterianas, algunos productos se benefician de los pasos de producción en células animales. Un ejemplo es la glicosilación, un proceso de modificación de proteínas que ayuda a las proteínas a plegarse en estructuras estables, que es un proceso mucho más simple en las células animales que en las bacterias o en los sistemas libres de células. Los virus utilizados en el desarrollo de vacunas también suelen crecer en células animales, aunque algunas vacunas recombinantes pueden fabricarse en levaduras o células de insectos. Hay ventajas y desventajas en el uso de células de plantas, hongos, bacterias, insectos o animales en la bioproducción recombinante; las células animales son generalmente más versátiles porque imitan de cerca los procesos humanos y requieren menos ingeniería que las células no animales. Todas las células, ya sean animales, vegetales o bacterias, requieren aminoácidos y varios factores de crecimiento para sobrevivir y funcionar de manera eficiente. Si bien es posible que en el futuro ya no se requieran factores de crecimiento, siempre se requerirán aminoácidos. Los aminoácidos son el aditivo necesario más costoso sobre la base del precio por kilogramo; los más costosos de los aditivos de apoyo son los factores de crecimiento.

Los factores de crecimiento son proteínas o esteroides que actúan como moléculas de señalización que regulan los procesos internos de las células, mientras que los aminoácidos son componentes básicos de las proteínas que son necesarios tanto para el funcionamiento celular como para producir nuevas proteínas dentro de una célula. Las células requieren suplementos tanto con factores de crecimiento como con aminoácidos porque la mayoría de las células no son capaces de producir sus propios factores de crecimiento. La producción biosintética en células animales utiliza con frecuencia factores de crecimiento (p. ej., TGF, IGF) para aumentar el rendimiento y aumentar la velocidad de producción, lo que indica a las células que trabajen más rápido y produzcan más de un compuesto en particular.

productos farmaceuticos

Aunque los productos farmacéuticos son caros, los volúmenes de demanda relativamente pequeños impiden que las fuerzas del mercado ejerzan suficiente presión sobre los costos para estimular la innovación en su producción. La producción biosintética de productos farmacéuticos implica la ingeniería de células para producir grandes cantidades de una molécula, como una proteína o un péptido, que luego se puede aislar, purificar y usar en medicina. La terapéutica de péptidos es un mercado global de $ 39 mil millones que incluye péptidos vendidos como productos finales y otros utilizados como insumos para la síntesis de otros compuestos biológicos. Los precursores de productos de proteínas y péptidos, incluidos los aminoácidos y los factores de crecimiento, representan un costo sustancial de producción, lo que es una barrera para la biofabricación de alto volumen y bajo costo.

Por ejemplo, la producción de péptidos antimicrobianos, utilizados como agentes terapéuticos contra bacterias y virus resistentes a los antibióticos, está fuertemente limitada por el costo de los insumos químicos. Un solo insumo, la guanidina, representa más del 25 % del costo de producción de aproximadamente $41 000 por gramo de péptidos antimicrobianos. La reducción del costo de estos insumos tendrá efectos posteriores sustanciales en la economía de la producción. Actualmente, los péptidos antimicrobianos son muy caros de producir, lo que limita su desarrollo como alternativas a los antibióticos, a pesar de la creciente necesidad de nuevos antibióticos. El Plan de acción nacional de EE. UU. para combatir las bacterias resistentes a los antibióticos (CARB) describe una estrategia coordinada para acelerar el desarrollo de nuevos antibióticos y frenar la propagación de la resistencia a los antibióticos. Reducir el costo de producir péptidos antimicrobianos apoyaría estos objetivos.

Los altos costos de producción sintética limitan el crecimiento del mercado de productos sintéticos. Esto crea un equilibrio local que es subóptimo para el desarrollo de la industria de la biología sintética y crea barreras para la entrada al mercado de productos sintéticos que podrían, a escala, abordar las preocupaciones ambientales y de biodisponibilidad asociadas con las fuentes naturales. El gobierno federal ya ha indicado su interés en apoyar el desarrollo de un centro de biofabricación sólido e innovador con sede en los EE. UU., con la aprobación de la Ley de ciencia y CHIPS y la Orden ejecutiva 14081 sobre el avance de la biotecnología y la innovación en la biofabricación para un entorno sostenible, seguro y protegido. Bioeconomía americana. La reducción de los costos de los insumos básicos para el proceso de biofabricación de una gama de productos responde a este deseo de hacer que la biofabricación estadounidense sea más sostenible. Hay otros ejemplos de inversión federal para reducir el costo de los insumos de fabricación, desde el apoyo del USDA para nuevos métodos de producción de fertilizantes, hasta la inversión de la Administración de Alimentos y Medicamentos para mejorar la fabricación de productos farmacéuticos y establecer centros de investigación y desarrollo en las universidades, hasta el Instituto Nacional de Alimentos y Medicamentos del USDA. Apoyo a la agricultura (NIFA) para el desarrollo de bioplásticos y materiales de construcción de base biológica. El apoyo federal a la I+D aumenta la subsiguiente financiación de la investigación privada y aumenta la cantidad de nuevos productos que desarrollan los beneficiarios, una medida positiva de la innovación.

El esfuerzo por reducir los costos de biofabricación es mayor que el de cualquier empresa; por lo tanto, requiere un esfuerzo coordinado entre la industria, la academia y el gobierno para desarrollar e implementar la mejor solución. La capacidad de fabricar precursores de manera rentable impulsará directa e indirectamente todos los aspectos de la biofabricación. La academia y la industria están preparadas para mejorar la eficiencia y el costo de la bioproducción, pero requieren la coordinación y el apoyo del gobierno federal para lograr este hito esencial y apoyar el desarrollo de la industria emergente de bioproductos sintéticos a gran escala.

Carne sintética

Desarrollar una síntesis rentable de proteínas y péptidos eliminaría una barrera sustancial para la expansión de productos médicos y agrícolas sintéticos, lo que abordaría los cuellos de botella actuales en el suministro (p. ternera, proteína de soja). Durante la última década, los avances en la capacidad de fabricación para producir sintéticamente productos biológicos, como los biocombustibles o el fármaco antipalúdico artemisinina, no lograron alcanzar la competitividad de costos con los competidores de origen natural, a pesar de los beneficios ambientales y relacionados con la cadena de suministro de una versión sintética. El Departamento de Energía (DoE) y otros continúan invirtiendo en el desarrollo de biocombustibles y bioproductos, y es posible que la innovación en investigación adicional pronto lleve estos productos a un umbral competitivo en costos. Para bioproductos que dependen de aminoácidos y factores de crecimiento como insumos, ese umbral puede estar muy cerca. La investigación de prueba de concepto sobre la producción de factores de crecimiento y aminoácidos, así como las evaluaciones tecnoeconómicas de los productos cárnicos sintéticos, señalan que los aminoácidos precursores y las proteínas son barreras sustanciales para la competitividad de costos de la bioproducción, pero que están cerca de ser superadas a través del desarrollo tecnológico. Los innovadores potenciales carecen de apoyo para invertir en el desarrollo de tecnologías potencialmente beneficiosas a nivel mundial con retornos inciertos.

La reducción de los costos de estos insumos para el mercado farmacéutico y de fármacos peptídicos también podría reducir los costos de la carne sintética, aumentando así un mercado adicional sustancial de aminoácidos y factores de crecimiento de bajo costo, al mismo tiempo que se alivian las cargas ambientales de una creciente demanda de carne. Israel ha demostrado que existe una fuerte demanda de tales productos y ha invertido sustancialmente en su sector de carne sintética, lo que a su vez ha aumentado su bioeconomía general.

Llevar el costo de la carne sintética de las estimaciones actuales de $250 por kg al extremo superior de los precios de la carne al por mayor a $10 por kg no es factible sin reducir el costo de los factores de crecimiento y los aminoácidos como insumos de producción, pero también reduciría el uso de agua y tierra de producción de carne en un 70% a 95%. La carne sintética también aliviaría muchas de las objeciones éticas y ambientales a la agricultura animal, reduciría el desperdicio de alimentos y aumentaría la cantidad de productos vegetales disponibles para el consumo humano (actualmente, el 77 % de la tierra agrícola se usa para la producción de ganado, carne y lácteos, y El ganado consume el 45% de las calorías de los cultivos del mundo).

Iniciativas y oportunidades de bioeconomía

Mantener la competitividad y el liderazgo de EE. UU. en la biofabricación y la bioeconomía es una prioridad para la Administración Biden-Harris, lo que ha dado lugar a una estrategia nacional de bioeconomía que apunta a coordinar la inversión federal en I+D para la biofabricación, mejorar y ampliar la capacidad nacional de biofabricación y ampliar las oportunidades de mercado. para productos de base biológica. Reducir el costo y expandir el suministro de aminoácidos y factores de crecimiento respalda estos tres objetivos al hacer que los bioproductos derivados de células animales sean más baratos y más eficientes de producir.

Varias directivas dentro de la Iniciativa Nacional de Biotecnología y Biofabricación del presidente Biden podrían aplicarse al objetivo de producir aminoácidos y factores de crecimiento rentables, pero se destaca una estipulación particular para el Departamento de Salud y Servicios Humanos. La Orden Ejecutiva 14081 de 2022 sobre el Avance de la Biotecnología y la Innovación en la Biofabricación para una Bioeconomía Estadounidense Sostenible, Segura y Protegida incluye una directiva para que el Departamento de Salud y Servicios Humanos (HHS, por sus siglas en inglés) invierta $40 millones para "ampliar el papel de la biofabricación de ingredientes farmacéuticos activos". (API), antibióticos y los materiales de partida clave necesarios para producir medicamentos esenciales y responder a las pandemias". Los precursores de productos de proteínas y péptidos son materiales de partida clave para productos médicos y farmacéuticos, lo que justifica el apoyo del HHS para este desafío de investigación.

El Congreso también ha señalado su intención de promover la biotecnología y la biofabricación de EE. UU. La CHIPS and Science Act autoriza la financiación de proyectos que podrían ampliar la bioeconomía de EE. UU. El Título IV de la Ley, sobre investigación y desarrollo en bioeconomía, autoriza el apoyo financiero para la investigación, los bancos de prueba para el escalamiento de tecnologías y las herramientas para acelerar la investigación. Este apoyo podría tomar la forma de subvenciones, financiamiento colaborativo de varias agencias y financiamiento de Investigación de innovación para pequeñas empresas (SBIR) o Programa de transferencia de tecnología para pequeñas empresas (SBTTP).

La biofabricación es importante para la seguridad y la estabilidad nacionales, pero se necesita mucha investigación y desarrollo para aprovechar ese potencial. Las oportunidades de financiación mencionadas anteriormente deben aprovecharse para apoyar las capacidades transversales fundamentales para lograr productos biofabricados asequibles y accesibles, como la producción de moléculas precursoras esenciales.

Para proporcionar el catalizador para la innovación que reducirá el precio de los componentes, los fondos federales deben estar disponibles para las organizaciones que desarrollan vías de producción biosintética rentables. La financiación inicial sería más útil en forma de becas de investigación como parte de una competencia Grand Challenge. Los investigadores universitarios han logrado algunos avances en la prueba de concepto en el desarrollo de métodos rentables de síntesis de aminoácidos, pero el mercado actualmente no proporciona la inversión necesaria para demostrar que estos métodos tienen éxito a gran escala. El principal mercado de insumos de biofabricación sintética, como los aminoácidos, son los productos farmacéuticos, que pueden trasladar al consumidor altos costos de producción y no están suficientemente incentivados para reducir los costos de los insumos.

Recomendación 1. Proporcionar fondos de Grand Challenge para métodos de producción escalables de costo reducido para aminoácidos y factores de crecimiento.

El USDA (a través de la Iniciativa de Investigación Agrícola y Alimentaria [AFRI] del USDA-NIFA o a través de AgARDA si está financiada) y ARPA-H deben comprometerse conjuntamente con $15 millones para 10 proyectos en el primer año, con un total de $75 millones en cinco años, en financiación del Gran Desafío1 para investigadores o empresas que puedan desarrollar un proceso escalable para producir aminoácidos o factores de crecimiento de calidad alimentaria o farmacéutica a una fracción de los costos actuales (p. ej., $100 000 por kg para factores de crecimiento y $1,50 por kg para aminoácidos), con premios crecientes para mayores reducciones de costos. Los solicitantes también pueden demostrar el desarrollo de factores de crecimiento de bioingeniería producidos de forma escalable que demuestran una mayor eficacia y eficiencia. Grand Challenges ofrece financiamiento para incentivar la competencia productiva entre investigadores para lograr objetivos específicos; también pueden ofrecer premios por lograr pasos intermedios hacia una meta mayor. ARPA-H y USDA están bien posicionados para estimular la innovación en la producción rentable de precursores. Reducir los costos de producción de aminoácidos y factores de crecimiento permitiría el desarrollo transformador de productos biológicos y basados ​​en células animales como la carne sintética, lo que se alinea bien con el objetivo de ARPA-H de apoyar el desarrollo de tecnologías y productos médicos y biológicos innovadores. ARPA-H tiene como objetivo utilizar sus $ 6500 millones en fondos del presupuesto federal del año fiscal 22 para invertir en proyectos de tres a cinco años que respaldarán tecnologías innovadoras que aún no son económicamente atractivas o lo suficientemente factibles para que las empresas inviertan internamente en su desarrollo. Una tecnología de ejemplo citada por el documento conceptual ARPA-H es "nuevos procesos de fabricación para crear células T específicas del paciente para buscar y destruir células malignas, reduciendo los costos de $ 100,000 a $ 1000 para que estas terapias estén ampliamente disponibles". De manera análoga, los nuevos procesos de fabricación para insumos de cultivo de células animales harán que los productos biosintéticos sean más rentables y estén ampliamente disponibles, pero el mercado potencial aún es especulativo, lo que hace que la inversión sea riesgosa. AgARDA estaba destinado a complementar AFRI, en su modelo para solicitar propuestas de investigación, y poder apoyar conjuntamente proyectos como un Gran Desafío para ampliar los aminoácidos y los factores de crecimiento brinda una razón para financiar AgARDA en su nivel autorizado. Debido a que producir carne a base de células a la paridad del costo de la carne animal sería un logro agrícola, reducir el costo de los insumos necesarios para la producción de carne a base de células podría estar dentro del alcance de AgARDA.

Recomendación 2. Recompensar a los ganadores del Grand Challenge que demuestren escalabilidad y brinden preferencia de compra del programa BioPreferred.

Los investigadores que desarrollen una nueva metodología de producción de bajo costo y alta eficiencia para aminoácidos y factores de crecimiento también necesitarán acceso a instalaciones y bancos de pruebas de fabricación para garantizar que sus soluciones puedan escalar hasta niveles industriales de producción. Para respaldar esto, ARPA-H debería poner fondos a disposición de los ganadores del Gran Desafío para demostrar cómo escalar sus soluciones a cientos de kilogramos por año. Esto está alineado con el desarrollo del banco de pruebas exigido por CHIPS y la Ley de Ciencias. Este financiamiento debe incluir $15 millones para establecer cinco instalaciones de banco de pruebas (una instalación similar en la Universidad de Delaware recibió $3 millones) y $3 millones adicionales para proporcionar cupones de entre $10,000 y $300,000 para usar en las instalaciones de prueba. (Estas cantidades son similares a los cupones proporcionados por el Departamento de Energía de California para su programa de banco de pruebas de energía limpia).

Para respaldar el establecimiento de un mercado para los nuevos procesos de producción, el USDA debe agregar a su programa BioPreferred un requisito de que las compras federales den preferencia a los ganadores del Gran Desafío al comprar aminoácidos o factores de crecimiento para la producción de productos biológicos y derivados de células animales. productos El programa BioPreferred requiere que las compras federales favorezcan los productos de base biológica (por ejemplo, cubiertos biodegradables en lugar de cubiertos de plástico) cuando el producto de base biológica cumpla con los requisitos para el uso de ese producto por parte del comprador. Este tipo de compromiso de compra sería especialmente valioso para los ganadores del Gran Desafío que identifican métodos de producción novedosos, como el "cultivo" molecular en plantas o la síntesis de proteínas sin células, cuyos costos iniciales dificultan el arranque del crecimiento incremental en la producción. Requerir que las compras federales den preferencia a los ganadores del Grand Challenge asegura un cierto volumen de demanda para que los nuevos proveedores se establezcan sin aumentar los costos para los compradores.

El apoyo de las partes interesadas para este Gran Desafío incluiría universidades de investigación; las industrias de proteínas alternativas, productos peptídicos y proteínas sintéticas; organizaciones sin fines de lucro que apoyan precios reducidos de medicamentos peptídicos (como la Asociación Estadounidense de Diabetes o la Fundación de péptidos de Boulder) y una reducción en la agricultura animal (como New Harvest o Good Food Institute); y los partidarios de la biofabricación de EE. UU., incluidos DoE y DoD. Las empresas y los investigadores que trabajan en métodos novedosos para la producción escalable de aminoácidos y factores de crecimiento también apoyarán fondos adicionales para soluciones independientes de la tecnología (soluciones que se centran en las características del producto final en lugar del método, como la fermentación de precisión, la ingeniería de plantas o las células). -síntesis libre—utilizada para obtener el producto).

Como otro incentivo, ARPA-H debería solicitar financiación filantrópica y privada adicional para los ganadores del Gran Desafío, que podría adoptar la forma de premios en metálico adicionales o un compromiso de compra anticipada de un volumen específico de aminoácidos o factores de crecimiento a un precio de umbral determinado, proporcionando más incentivo para llevar los costos por debajo del nivel especificado por el Desafío.

Recomendación 3. Para proyectar la demanda futura, el Departamento de Defensa debe encargar un análisis económico de los costos de la ruta de fabricación sintética para bioproductos comunes e incluir evaluaciones de costos comparativos en los principales competidores internacionales (p. ej., China, la Unión Europea, el Reino Unido, Singapur, Corea del Sur , Japón).

Este análisis podría financiarse en parte a través de las convocatorias de proyectos de BioMADE para investigación en tecnología e innovación. BioMADE recibió $87 millones en fondos del Departamento de Defensa en 2020 por un período de siete años, más $450 millones adicionales anunciados en 2023. El costo compartido de este proyecto podría provenir de la Dirección de Tecnología, Innovación y Asociaciones de la NSF o de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía. Programa de Investigaciones Biológicas y Ambientales, que ha apoyado análisis tecnoeconómicos de tecnologías similares, como los biocombustibles.

EO 14081 también incluye al Departamento de Defensa como uno de los principales contribuyentes a la construcción de la bioeconomía. El programa Tri-Service Biotechnology for a Resilient Supply Chain del Departamento de Defensa invertirá $270 millones durante cinco años para acelerar la aplicación de la investigación a la fabricación de productos. La disminución de los costos de los aminoácidos y los factores de crecimiento como insumos para la fabricación de productos biológicos podría ser parte de este nuevo programa, dependiendo de los próximos detalles de su implementación. El avance de la biofabricación rentable transformará las capacidades de defensa necesarias para mantener la competitividad de EE. UU., asegurar las cadenas de suministro críticas y mejorar la resiliencia de nuestras tropas y las necesidades de defensa, incluidos medicamentos, alimentos alternativos, combustibles, productos químicos básicos y especializados, sensores, materiales y más. China declaró recientemente un enfoque en la producción de proteína animal sintética en su Plan Quinquenal para la Agricultura de enero de 2022. Nuestra relación comercial con China, que incluye muchos productos agrícolas, puede cambiar si China puede producir estos productos sintéticamente con éxito.

Para apoyar el desarrollo de una economía de biofabricación expansiva y ágil dentro de los Estados Unidos, las agencias federales deben garantizar que los insumos necesarios para crear productos biofabricados sean tan abundantes y rentables como sea posible. Así como el costo de producir una almendra depende en gran medida del costo del agua, el costo de fabricar un producto biológico en un sistema de fabricación basado en células depende del costo de los insumos utilizados para alimentar ese sistema. Los productos biofabricados que requieren aminoácidos y factores de crecimiento como insumos van desde los médicamente necesarios, como los factores de coagulación y los anticuerpos monoclonales, hasta los potencialmente monumentales y que cambiarán la industria, como la carne y los productos lácteos a base de células. Las acciones federales para aumentar la viabilidad y la rentabilidad de la fabricación de estos productos en los Estados Unidos beneficiarán a la industria de la bioeconomía y la biotecnología, las industrias farmacéutica y biomédica y, potencialmente, también a las industrias alimentaria y agrícola.

Alianzas para la Innovación. Este programa financia la investigación traslacional para acelerar el desarrollo de tecnología, que podría aplicarse a la investigación destinada a aumentar la producción de aminoácidos y factores de crecimiento, y desarrollar métodos de producción, purificación y procesamiento innovadores y de bajo costo.

Financiamiento de subvenciones similares a través de NINDS (CREATE Bio) y NIST (NIIMBL) para iniciativas de biofabricación dedicaron $ 10 millones a $ 16 millones en fondos para 12-14 proyectos. El USDA otorgó recientemente $ 10 millones durante cinco años a la Universidad de Tufts para desarrollar un Instituto Nacional de Agricultura Celular, como parte de una inversión de $ 146 millones en 15 proyectos de investigación anunciados en 2021 y distribuidos por los Sistemas Agrícolas Sostenibles de la Iniciativa de Investigación de Agricultura y Alimentos del USDA-NIFA. (AFRI-SAS) programa. AFRI-SAS apoya la capacitación de la fuerza laboral y la estandarización de los métodos utilizados en la producción de carne a base de células, mientras que los objetivos de investigación más amplios de Tufts incluyen la evaluación de la economía de la producción. Reducir el costo de la carne sintética es clave para desarrollar un programa de agricultura celular sostenible, y el USDA podría destinar una parte de su financiación AFRI-SAS para brindar apoyo a esta iniciativa.

Sí. Los métodos actuales de producción de productos biológicos, como los fármacos de anticuerpos monoclonales, son lo suficientemente elevados como para considerar inviable el desarrollo de anticuerpos monoclonales para enfermedades infecciosas que afectan principalmente a las regiones pobres del mundo. Reducir los costos de fabricación de estos medicamentos mediante la reducción de los costos de sus insumos haría económicamente posible desarrollar medicamentos de anticuerpos para enfermedades como la malaria y el zika, y podría seguir la innovación biomédica para otras enfermedades infecciosas. De manera similar, la reducción de los costos de los insumos de aminoácidos y factores de crecimiento permitiría a las empresas de carne sintética una mayor flexibilidad en los tipos de productos y procesos de fabricación que pueden utilizar, aumentando su capacidad de innovar.

De hecho, algunas empresas fuera de los EE. UU. persiguen la producción de factores de crecimiento sintéticos, así como plataformas de bioingeniería para la producción de factores de crecimiento a menor costo. La empresa israelí BioBetter, la empresa islandesa ORF Genetics, CellRX con sede en el Reino Unido y la empresa canadiense Future Fields están trabajando para reducir el coste del factor de crecimiento, mientras que la empresa japonesa Ajinomoto y empresas chinas como Meihua Bio y Fosun Pharma están desarrollando procesos para reducir los costes de los aminoácidos. . Muchas de estas empresas reciben subsidios o están financiadas por fondos de riesgo nacionales dedicados a la biología sintética y al sector de las proteínas alternativas. por lo tanto, el financiamiento federal de EE. UU. para la producción de aminoácidos y factores de crecimiento de bajo costo apoyaría la competitividad continua de la bioeconomía nacional y demostraría el apoyo a los productos de bioingeniería fabricados en el país.

La reducción de los costos de fabricación de la cadena de suministro permite a las empresas aumentar los volúmenes de fabricación, producir una gama más amplia de productos y vender en mercados más sensibles a los precios, todo lo cual podría resultar en el crecimiento del empleo y la expansión del centro de biofabricación. Como ejemplo de un producto que ha tenido efectos similares, los paneles solares y las células fotovoltaicas han visto reducciones sustanciales en sus costos de producción, lo que se ha sumado al crecimiento del empleo. Los empleos en energía fotovoltaica están experimentando los mayores aumentos entre el crecimiento general en el empleo de energía renovable.

Las técnicas requeridas para reducir los costos y escalar la producción de aminoácidos y factores de crecimiento deberían traducirse en la producción de otros tipos de pequeñas moléculas y proteínas, e incluso pueden allanar el camino para métodos de producción más eficientes y de menor costo en ingeniería química, que comparte algunos métodos con bioingeniería y fabricación biológica. Por ejemplo, la ingeniería química puede implicar la producción de moléculas orgánicas y etapas de procesamiento y filtración que también se utilizan en la producción de aminoácidos y factores de crecimiento.

El aumento de la producción de carne sintética ayudará a abordar la creciente demanda de carne y alimentos ricos en proteínas con la que lucha actualmente la industria ganadera, en combinación con otras demandas de tierra, agua, productos agrícolas y mano de obra calificada. A modo de ejemplo, la reciente escasez de huevos en los EE. UU. demostró que la industria ganadera es susceptible a impactos externos en la producción causados ​​por enfermedades y efectos ambientales inesperados. Muchas empresas cárnicas a gran escala, incluidos gigantes como Cargill y Tyson Foods, se ven a sí mismas en el negocio del suministro de proteínas, en lugar del negocio del sacrificio de animales, y han invertido en empresas de carne de origen vegetal para ampliar sus carteras. Expandirse a la carne sintética es otra forma de que la agricultura animal continúe sirviendo carne a los clientes mientras incorpora nuevos métodos tecnológicos de producción. Si la adopción de carne sintética se expande lo suficientemente rápido como para reducir la necesidad de la cría de animales, los agricultores y ganaderos probablemente responderán cambiando los tipos de productos que producen, ya sea cultivando más vegetales y plantas o criando animales para otras industrias.

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