Warum bezieht das FBI Enzyme aus Patagonien zur Drogenerkennung?

Kura Biotech ist der größte Enzymproduzent, von dem Sie noch nie gehört haben. Sie haben ihren Weg zu Protein-Engineering-Fähigkeiten tief im Herzen Südamerikas gefunden. Ihre Geschichte zeigt, was möglich ist, wenn wir mit Konventionen brechen und missionsorientierte Wissenschaftsunternehmen außerhalb der traditionellen Epizentren der Innovation aufbauen.

Im Zuge der Pandemie liegt Remote Work im Trend. Das war vor zehn Jahren noch nicht der Fall. Und selbst heute, wo immer mehr Unternehmen den stationären Handel meiden, passen sich Biologen nur langsam an.

Zugegebenermaßen kann Laborarbeit nicht im Wohnzimmer stattfinden. Wissenschaftler brauchen physische Räume zum Arbeiten. Aber sie müssen nicht mit jedem, mit dem sie zusammenarbeiten, Seite an Seite stehen. Kura Biotech hat das schon früh erkannt.

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„Schon vor der Pandemie waren wir davon überzeugt, dass man mit der Welt verbunden sein kann, ohne mitten im Geschehen zu sein“, sagte Manuel Rozas, Chief Scientific Officer und Gründer von Kura Biotech, als ich vor der SynBioBeta-Konferenz mit ihm sprach. Während ihm die meisten geraten hätten, sich an Risikokapitalgeber in der Bay Area und in Boston zu wenden, wandte sich Rozas an eine Stadt mit 40,000 Einwohnern im Süden Chiles.

Chile war nicht nur seine Heimat, sondern hatte auch etwas zu bieten, das erst ein chilenischer Wissenschaftler erkennen konnte: ein Weichtier mit einem Bauchgefühl, wenn es um Drogenmissbrauch geht.

Rote Abalone – große, rostbehauene Weichtiere – säumen die Küsten von Puerto Varas und sind eine wirksame Quelle eines Enzyms namens Beta-Glucoronidase. Beta-Glucoronidase, die wir kurz BG nennen, wird zum Nachweis von Opioiden und anderen Drogen im Urin verwendet. BG wird typischerweise von Rindern gewonnen, aber bovines BG ist weniger wirksam. Leider ist selbst Abalone BG nicht sehr effizient. Hier kommt Kura Biotech ins Spiel.

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Wenn ein Medikament von der Leber verarbeitet wird, wird ein kleiner Marker hinzugefügt, um das Medikament besser wasserlöslich zu machen, sodass es mit dem Urin aus dem Körper ausgeschieden werden kann. Diese Markierung wird von BG abgespalten, sodass das Originalarzneimittel nachgewiesen werden kann. Der gesamte Prozess dauert in typischen forensischen Arbeitsabläufen zwischen vier und sechzehn Stunden.

Rozas und sein Team suchten nach einem besseren Weg. Mithilfe eines dreifachen Ansatzes entwickelten sie Versionen des BG-Enzyms, mit denen Medikamente schneller und effizienter verarbeitet werden können. Ihr Ansatz umfasste sogenanntes „rationales Design“, „semirationales Design“ und „gerichtete Evolution“.

Beim rationalen Design werden individuelle Änderungen an bestimmten Teilen des Enzyms vorgenommen, von denen Wissenschaftler erwarten, dass sie sich auf seine Funktionsweise auswirken. Beim semirationalen Design werden mehrere Teile des Enzyms gleichzeitig angegriffen. Bei der gerichteten Evolution wird das Enzym zufällig mutiert und Mutanten mit besserer Leistung werden ausgewählt und weiterentwickelt.

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Die daraus resultierende Suite von BG-Enzymen von Kura Biotech kann fast in wenigen Minuten erreichen, was zuvor Stunden dauerte. Deshalb ist Kura heute nicht nur in Chile, sondern auf der ganzen Welt der größte Anbieter von BG-Enzymen. Sogar das FBI verwendet Kura Biotech-Enzyme, und angesichts der aktuellen Opioidkrise wächst die Nachfrage ständig.

Doch die Opioid-Epidemie ist nicht die einzige Krise im Bereich der öffentlichen Gesundheit, von der Kura Biotech betroffen ist. Als die Pandemie im Jahr 2020 Wissenschaftler nach Hause schickte, schmiedeten Rozas und sein Team einen Plan, um wieder an die Arbeit zu gehen. Sie haben COVID-Nachweiskits entwickelt, die auf einer Technologie namens RT-LAMP basieren, einer Art PCR, die schneller und kostengünstiger funktioniert.

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Innerhalb von vier Monaten entwickelten sie einen Test, der bei vier Millionen Menschen angewendet wurde. Das sind etwa 4 % der Bevölkerung des gesamten Landes Chile.

„Aufgrund der Art von Kultur und der Art von Menschen, die wir hier haben, konnten wir etwas mit dieser Herausforderung sehr schnell umsetzen“, sagte Rozas.

Es ist diese Kultur, die Shervin Kamkar, Vizepräsident für Geschäftsentwicklung bei Kura Biotech, anzog. „Ihre Fähigkeit, sehr schnell umzuschwenken und das Ingenieurteam an die Arbeit zu schicken, ist wirklich gut“, bemerkte er. Kamkar hat einen Stammbaum, der Giganten wie Illumina umfasst
ILMN
und Roche. Und er lebt nicht in Patagonien.

Kamkar, ein selbsternannter Genomik-Freak, kam an Bord, um die Expansion von Kura in eine neue Richtung zu lenken. Genomik – unsere Fähigkeit, die Kraft der DNA zu verstehen und zu nutzen – ist der Schlüssel zur Präzisionsmedizin. Und Enzyme, die DNA herstellen, modifizieren und lesen, sind für die Genomik von entscheidender Bedeutung.

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„Kura hat eine wirklich leistungsstarke Plattform zur Modifizierung und Verbesserung von Enzymen entwickelt“, erklärte Kamkar. Jedes Enzym ist einzigartig und erfordert einen einzigartigen Test, um es zu untersuchen und zu verbessern. Kura zeichnet sich dadurch aus, dass er sich wie ein Scharfschütze auf ein bestimmtes Enzym konzentriert, um schnell Assays zu entwickeln, die es ihnen ermöglichen, eine Menge verschiedener Funktionen schnell und kostengünstig zu testen. Auch Enzyme sind patentierbar. Das bedeutet, dass die Suche nach Enzymen, die kleinen Unternehmen die Freiheit geben, ohne Lizenzgebühren zu operieren, etwas Kreativität erfordert.

„Kura ist flink genug und hungrig genug, um die Produktentwicklung so durchzuführen, wie wir es tun sollten.“ Und das geschieht laut Kamkar durch die Nutzung von Marktinformationen darüber, welche Enzyme benötigt werden. Derzeit konzentriert sich der Markt auf ein DNA-aufbauendes Enzym namens TDT.

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TDT ist insofern eine Art Super-Builder, als es keinen vorhandenen DNA-Strang zum Kopieren benötigt, sondern Bausteine ​​zu jedem Strang hinzufügen kann. Was das so attraktiv macht, ist, dass damit völlig neue DNA aufgebaut werden kann.

Aber wie bei BG stammt das Rückgrat der meisten TDTs typischerweise aus Rinderquellen. Kura verwendet ein neuartiges TDT-Rückgrat, das nicht aus Rinder- oder Maussequenzen stammt und nicht durch frühere Patente geschützt ist. Ihr Enzym ist besonders gut darin, der DNA neue Bausteine ​​hinzuzufügen, die ihr die Ausübung neuer Funktionen ermöglichen können. Dieses Enzym wird eine Startrampe sein, die an die Bedürfnisse der Boutique angepasst und angepasst werden kann.

Auf der bevorstehenden SynBioBeta-Konferenz in Oakland stellt Kura sein Excel TDT-Partnerschaftsprogramm vor, um Partnerunternehmen mit solchen Boutique-TDT-Anwendungen zu finden. Über ihre Aktivitäten bei SynBioBeta sagte Kamkar: „Wenn Sie uns an unserem Stand besuchen, werden wir zu Ihren Ehren einen Baum in den Brandnarben Kaliforniens pflanzen.“

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Sehr bekannt für eine zertifizierte B Corp, die 2 % ihres Umsatzes an eine Stiftung spendet, um von Mitarbeitern geleitete Projekte für Nachhaltigkeit und Unterstützung gefährdeter Bevölkerungsgruppen zu finanzieren.

Es sollte gesagt werden, dass Laborarbeit das nicht kann gewöhnlich in einem Wohnzimmer stattfinden. Aber genau hier hat Rozas angefangen. Er gründete sein erstes erfolgreiches Unternehmen in einem Labor in seinem Haus und gründete dann Kura Biotech ohne Finanzierung durch Risikokapital. Sie sorgten nicht nur für Aufsehen bei der forensischen Drogendetektion und der COVID-Diagnose, sondern nutzten auch ihre Erkenntnisse aus der Entwicklung von COVID-Assays, um Tests für Lebensmittelsicherheitstests zu entwickeln. Jetzt haben sie die Genomik im Visier.

Kura bedeutet „Stein“. Man könnte sagen, dass sie den Grundstein für eine neue Art von Biotech-Unternehmen gelegt haben; eine, die an einem Ort konzipiert ist, an dem Menschen leben wollen; eine, die die Art von Wissenschaftlern anzieht, die über den Tellerrand schauen und schnell umschwenken können; eine, die Auswirkungen auf Gemeinden außerhalb von Boston und The Bay hat.

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Eine Markenagentur, die Kuras Leute interviewte, nannte sie „Rebellen mit einer Sache“.

„Wir sind nicht nur ein weiteres Biotech-Unternehmen. Was wir tun, wie wir es tun und wo wir es tun, ist unterschiedlich“, sagte Rozas.

So viel ist klar. Und wenn es eine Rebellion ist, vom sprichwörtlichen Weg der Biotechnologie abzuweichen, dann ist es eine edle Rebellion – eine Rebellion, die mehr große unternehmerische Köpfe in der Wissenschaft in Betracht ziehen sollten.

Vielen Dank an Jenna Gallegos für die zusätzliche Recherche und Berichterstattung zu diesem Artikel. Ich bin der Gründer von SynBioBeta und einige der Unternehmen, über die ich schreibe, darunter Kura Biotech, sind Sponsoren von SynBioBeta SynBioBeta-Konferenz. Für mehr Inhalte können Sie abonnieren mein wöchentlicher Newsletter und folge mir weiter Twitter und LinkedIn.