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Hitachi

건강 관리토토 커뮤니티 제조로 확장되는 생물 변형

2024 년 10 월 31 일

AI (인공 지능)의 디지털 사용 및 바이오 분야의 다른 디지털 사용이 진행됨에 따라 생명 공학은 기본 연구토토 커뮤니티 사회적 구현으로 진행되고 있습니다. 이 회사는 생물 약제 및 유전자 요법과 같은 의료 혁신과 같은 글로벌 문제를 해결하고, 미생물의 산업적 사용을 통해 행성 경계에 대응하고 순환 경제를 실현할 것으로 예상됩니다 하다.
2018 년 저널 인 Hitachi Research Institute토토 커뮤니티 ".산업 혁신은 Biodata의 활용을 가속화합니다"라는 주제로 만들어졌습니다. 당시 DNA*1(Deoxyribonucleic acid) 기술 편집 기술 CRISPR/CAS9 (정기적으로 간단한 짧은 팔린 드로믹 반복, CRISPR 관련 단백질 9), 실질적으로 사용되었으며, 결과적으로 바이오 다타의 가치가 인식되었으며 다양한 산업 응용 분야 사용되었습니다. 이에 대한 기대가 상승하기 시작했습니다. 6 년 후, 현재의 생명 공학은 의료 분야토토 커뮤니티 시작되었으며, 그 이후 실질적인 사용으로 인해 산업 응용 프로그램이 사회적 구현으로 진행되었습니다.
이 보고서는 현재 생명 공학 및 산업 응용의 상태를 고려하고 바이오 기반 사회 및 산업 혁신 (Bio Transformation : BX을 사용합니다.*2)가 열리는 사회를 봅니다.

*1
게놈, 유전자, DNA 및 기본 서열에 관한 것 : 염기는 A (아데닌), G (Guanine), C (Cytosine) 및 T (Thymine)를 포함한 유전자 정보를 나타내는 물질의 단위 중 하나입니다. 염기, 당 및 포스페이트가 결합 된 분자를 핵산이라고하며, 많은 핵산은 DNA 및 RNA (리보 핵산)에 연결됩니다.
*2
이 기사토토 커뮤니티는 생명 공학을 통한 사회적 및 산업 변화를 BX (Biotransformation)로 언급 할 것입니다.

1.

1.1 디지털 및 사회적 요구에 의해 촉진 된 생명 공학의 사회적 구현

2012 년에 CRISPR/CAS9를 사용한 DNA 편집 기술이 발표되어 생물 검색이 크게 향상되었습니다. 기존의 시행 및 오류와 같은 연구 방법을 사용하는 대신 DNA 기본 서열은 이제 계획된 방식으로 설계, 제어 및 조작 될 수 있습니다.
그 이후 6 년 동안 생명 공학 자체의 발전 외에도 새로운 디지털 기술 혁신과 사회적 요구로 인해 연구토토 커뮤니티 실질적인 사용 및 추가 개발로의 생명 공학적 발전이 이어졌다. 예를 들어, 생체 내전 기술토토 커뮤니티, DNA를 구성하는 기본 서열을 분석하는 시퀀서의 성능은 지속적으로 개선되었으며, 기술은 형광을 사용하여 전류 측정으로의 기존 측정토토 커뮤니티 발전하여 긴 기본 서열이 고정 될 수 있습니다 읽어보십시오.*3(Messenger RNA) 백신은 시급히 개발되었으며 예방 접종이 2020 년 말에 시작되었습니다. 보통 몇 년 이상이 걸리는 백신 승인은 Covid-19 Pandemic의 강력한 요청으로 인해 1 년 미만의 속도로 미국 내토토 커뮤니티 승인되었습니다.

토토 커뮤니티
출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 1 : DNA 시퀀서 분석 속도의 변화

토토 커뮤니티
출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 2 : LLM 학습 매개 변수 수의 트렌드 (Generation AI와 비교)

*3
세포의 핵토토 커뮤니티 DNA의 뉴클레오티드 서열 정보를 전사하고 단백질 합성 부위로 전달하는 RNA.

1.2 바이오 시장은 의료토토 커뮤니티 ​​다른 산업으로 확장 될 것으로 예상

생명 공학 신생 기업에 대한 현재 벤처 캐피탈 투자는 주로 의료 부문에 중점을 둡니다 (그림 3). 미래에 식품, 농업 및 화학 및 에너지 부문에 투자가 확대 될 것으로 예상됩니다.
Biopharmaceuticals와 같은 새로운 부가 가치가 생성되는 분야토토 커뮤니티 활발한 투자가 이루어졌으며 Generator AI와 같은 디지털 기술의 사용은 연구 및 개발 기간을 크게 단축시켜 사회가 실제 사용을 목표로했습니다. 구현이 진행 중입니다. 반면에 화학 물질, 에너지 및 연료와 같은 기존 제품 (예 : 석유 화학)을 대체하는 분야토토 커뮤니티는 가격이 기존 제품보다 비슷하거나 낮아야합니다 그런 상황에 처해 있습니다.
2 장 이상토토 커뮤니티, 우리는 디지털 및 바이오 기반 의료를 통한 기술 혁신을 되돌아보고 화학 재료, 식품, 농업 및 에너지와 같은 다른 산업토토 커뮤니티 생물 제조의 사회적 구현을 ​​살펴 봅니다.

토토 커뮤니티
출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 3 생명 공학 스타트 업에 대한 투자 (2022)


출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 4 생물 지적에 대한 글로벌 시장 예측 (2030)

2.

2.1 건강 관리토토 커뮤니티의 생명 공학 활용

mRNA 백신은 COVID-19 Pandemic으로 인해 사회토토 커뮤니티 시행되었지만 기본 연구토토 커뮤니티 실제 사용까지 30 년이 걸렸습니다. 약물로서 사용될 가능성은 1980 년대 후반에 발견되었으며 25 년 후 인플루엔자 mRNA 백신은 임상 적으로 처음 테스트되었다.
Covid-19토토 커뮤니티 대량 생산 기간은 기본 연구토토 커뮤니티 실제 연구토토 커뮤니티 실제 연구에 이르기까지 기간에 비해 크게 단축되었으며 백신 대량 생산 시간 사이의 시간은 MRNA를 설계하기위한 디지털 기술과 질량의 생명 공학과의 시간입니다. 백신 생산. 시너지 효과로 인한 백신 생산. 기존의 인플루엔자 백신은 닭 계란과 같은 특수 세포토토 커뮤니티 증식 바이러스를 포함하고 증가 된 바이러스를 백신으로 처리합니다.
전통적인 제약 개발토토 커뮤니티 백신뿐만 아니라 주류 방법은 많은 화합물과 화학 반응을 테스트하고 투자가 증가했지만 성공률은 낮았습니다. 현재 mRNA 백신으로 실용성을 보여준 유전자 데이터를 사용한 디지털 약물의 개발은 개발 기간이 단축되고 투자를 줄이며 성공률을 높일 것으로 예상됩니다.

2.2 디지털 혁신을 통한 바이오 제조의 진화

다양한 생명 공학을 사용하여 다양한 제품을 만드는 것을 생물 제조라고하며, 위토토 커뮤니티 언급했듯이 건강 관리 분야토토 커뮤니티 더욱 실용화되고 있습니다. mRNA 백신과 같은 유전자를 증가시키는 방법 외에, 생물 제조 공정은 유전자를 구성하는 DNA (즉, 기본 서열)를 설계하고 변형시키는 것이 포함되며, 이는 미생물에 의해 유용한 물질이있다 제품을 생산하고 많은 산업 분야토토 커뮤니티 사용됩니다.
프로토 타입 개발토토 커뮤니티 우리는 DNA "Design", "Construction", "Verification"및 "Learning"의 실험주기를 반복합니다. "Design"토토 커뮤니티, 우리는 새로운 유기체가 유용한 물질을 생성하기위한 DNA 구조 (유전자 기능 및 기본 서열)를 조사합니다.
현재,이 실험주기는 목표 미생물의 개발이 달성되기 전에 여러 번 반복되어 개발 기간이 길어졌습니다. 실험주기의 수를 줄이고 개발 기간을 단축하는 것은 프로토 타입 개발의 과제입니다.
생화학 LLM 이이 문제에 응답합니다. 생화학 LLM 축적 된 학습 데이터의 양과 AI 예측의 정확도가 증가함에 따라 "설계"에 필요한 시간이 단축되고 "검증"의 성공률이 증가합니다.
예를 들어, Ginkgo Bioworks (미국)는 Google Cloud의 자체 실험 시설토토 커뮤니티 실험 데이터를 축적하고 자체 LLM을 구축하고자합니다. Evozyne (미국)은 Nvidia의 Bionemo 서비스 인 The Biochemical LLM을 활용하여 대규모 단백질 관련 모델 학습에 필요한 시간을 몇 개월토토 커뮤니티 일주일로 단축했습니다.
대량 생산 공정토토 커뮤니티 미생물이 재배되고 성장되고, 증가 된 미생물은 많은 양의 원하는 유용한 물질을 생성하는데 사용된다. 문제는 재배 과정토토 커뮤니티 예상되지 않은 미생물이 생성 될 수 있거나 미생물에 의해 생산 공정 동안 유해 물질을 생산할 수 있다는 것입니다
Pow.bio (US)는 반응기를 배양 육종가 및 생산 원자로로 분리하고 AI를 사용하여 각각의 최적 조건을 자동으로 조정하여 제품의 품질을 안정화시키고 생산성을 2 ~ 2로 향상시킵니다. 5만큼 개선되었습니다. 타임스.


출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 5 바이오 제조 프로세스의 문제 및 디지털 대책

3.

3.1 생물 제조를위한 공급망의 변화

사회토토 커뮤니티 바이오 제조가 널리 구현되면서 제조 공급망의 구조도 크게 변화 될 것으로 여겨진다 (그림 6). 과거에는 석유를 재료로 제조 할 때 원유를 먼저 추출하고 나프 타 및 연료로 분리 한 다음 기본 화학 물질 및 유도체를 생산하기 위해 800 ° C 이상의 고온토토 커뮤니티 분해됩니다.2)가 사용됩니다. 이러한 원료에 기초하여 미생물은 발효와 같은 신진 대사를 사용하여 화학 물질을 생산합니다.2배출량도 줄일 수 있습니다.
이런 식으로, 생물 제조는 원자재의 변화와 중간 제품 및 재료를 생성하는 과정의 변화로 인해 공급망의 플레이어 구조를 변경합니다. 첫째, 원자재 생산은 석유 전공으로 곡물 전공으로 대체되며 화학 제조는 화학 회사로 바이오 회사로 대체 될 것입니다.


출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 6 석유 화학 및 생물 제조 공급망

3.2 화학 및 철강과 같은 제조 부문토토 커뮤니티 생물 제조 소개

이런 종류의 바이오 제조는 제약 의료 분야토토 커뮤니티 처음으로 사용되어 왔지만 다른 산업 분야토토 커뮤니티도 사회적 구현이 확대되고 있습니다. 최근 석유 화학 산업 분야토토 커뮤니티 자원 자원 국가와 신흥국은 기본 화학 물질의 생산 공간에 들어가고 있으므로 비거주 국가 인 석유 화학 산업은 석유의 구매 비용 및 운송 비용 측면토토 커뮤니티 원료입니다. 경쟁력을 잃고 있습니다.22우리는 축소를 찾고 있습니다. 이러한 배경을 감안할 때, 생명 공학은 화학 물질 및 철강의 제조 부문에 도입되기 시작했습니다.
Lanzatech는 DNA 수정 미생물로 인해 CO입니다2토토 커뮤니티 Bioethanol을 생산하는 기술이 있으며 현재이 기술을 제조 회사에 라이센스를 부여하여 바이오 기반 BIOS를 구현하고 있습니다 (그림 7). 화학 제조업체 인 Sekisui Chemicals는 Lanzatech의 라이센스하에 바이오 플랜트를 운영하고 있습니다.2. 이런 식으로, 생명 공학은 제조 분야토토 커뮤니티도 본격적으로 진행되고있다.


출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 7 : 미생물 라이센스에 따라 생물 제조를 소개하는 제조 산업

4.

바이오 제조업은 경제, 산업, 사회 및 생활 양식의 기초로 널리 확립됨에 따라 의료 서비스를 발전시키고 건강 증진, 식품 안전 보장 및 복지 개선으로 복지를 개선 할 수있을 것입니다. 바이오 연료 및 바이오 연료는 플라스틱 및 기타 제품을 사용하여 행성 경계를 다루는 것과 같은 글로벌 문제를 해결하는 데 기여할 수 있기를 바랍니다. 또한, 에너지 및 자원의 보안을 통한 정부 산업 및 환경 정책과 보안 정책의 주요 변화를 일으킬 것이며, 공급망의 변화와 산업 구조의 변화와 함께 경제 및 산업에 큰 영향을 미칠 것입니다. 가능하다 (그림 8).
웰빙토토 커뮤니티 바이오 제조는 의료, 건강 및 식품 산업 분야의 문제를 해결하는 데 기여할 수 있습니다. 2050 년 세계 인구는 97 억에 이르렀으며, 그 중 65 세 이상의 노인 인구는 약 16% (유엔)를 설명 할 것으로 추정됩니다.*4). 인구가 노후화되는 세상토토 커뮤니티 건강한 기대 수명 (건강을 유지할 수있는 연령)은 도전이며, 생물 제약, 유전자 요법 및 미생물 (인간의 미생물 유기체를 사용한 건강 증진과 같은 다양한 생명 공학이 필요합니다. 몸).*5), 고르지 않은 분포와 음식 부족이 문제입니다. 인공 육류 및 기능성 식품과 같은 생명 공학 응용 프로그램이 예상됩니다.
행성 경계의 경우, 생물 제조는 화학, 환경 및 에너지 산업의 문제를 해결하는 데 도움이 될 것입니다. CO25831_59062원자재 (예 : 항공 연료로 사용되는 SAF (Sustainable Aviation Fuel))로 바이오 매스로 만든 연료도 지구 온난화와 싸우기위한 척도로 사용되고 있습니다.
또한, 전 세계적으로 점점 더 심각한 환경 문제 중 하나 인 해양 플라스틱 폐기물 문제는 바다토토 커뮤니티 9 억 9 천만 톤의 플라스틱이 생성되어 바다의 총 무게를 초과 할 것입니다*6). 미생물에 의해 분해 될 수있는 생분해 성 플라스틱의 광범위한 사용이 필요하다.
생물 제조 등을 통한 복지 및 행성 경계와 관련된 글로벌 문제에 대한 위토토 커뮤니티 언급 한 솔루션은 각 국가의 보안 및 산업 경쟁력에도 영향을 미칩니다. 이전에 주로 석유 중심이었던 원료와 에너지가 바이오 매스로 전환되면서 석유 생산 국가의 국가 전력은 감소하고 곡물 수출국의 국가 전력이 개선 될 것입니다.


출처 : 다양한 자료토토 커뮤니티 Hitachi Research Institute에 의해 만들어졌습니다
그림 8 생물 제조 및 글로벌 문제 해결

*4
https://population.un.org/wpp/
*5
https://www.maff.go.jp/j/zyukyu/jki/j_zyukyu_mitosi/attach/pdf/index-12.pdf
*6
https://www3.weforum.org/docs/WEF_The_New_Plastics_Economy.pdf

5.

생명 공학의 본격적인 사회적 구현에 대한 나머지 과제는 다음과 같은 두 가지 요점입니다. 하나는 추가 기술의 설립입니다.
우리는 BX가 DX (Digital Transformation) 및 GX (녹색 변환)에 따라 산업의 세 번째 기둥으로 성장할 것이라는 인식으로 바이오 부문에 대한 연구를 계속 수행 할 것입니다.

저자 소개

Miyazaki Masayuki, 닥터 (엔지니어링)

Hitachi 종합 계획 연구소, 부서 3 연구 1 차 연구원

. 그는 연구 개발 그룹토토 커뮤니티 일했으며 현재 현재 위치토토 커뮤니티 일했습니다.
현재 BIO 외에도 연구 주제에는 디지털, 보안 및 혁신과 같은 기술 전략이 포함됩니다.

Nishimura Hiroshi

Hitachi 종합 계획 연구소, 연구 부서 3, 산업 그룹의 준회원 연구원

그는 제조, 공급망 DX 및 기술 전략 공식에 관여했으며 2024 년 이래 현재 위치에있었습니다.
최근의 연구 주제에는 생명 공학, GX, 지역 경제 및 세대 AI가 포함됩니다.

저널 Hitachi Research Institute 및 경제 예측과 같은 정기 간행물 포함연구 활동에 근거한 보고서, 인터뷰열 및 기타 정보에 대한 최신 정보를 전달할 것입니다.

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