La sfida del bio-manufacturing di arsenale bioyards
Arsenale Bioyards, azienda italiana di biotecnologie avanzate, promette di rivoluzionare la farmaceutica e l’intero comparto manifatturiero italiano
Arsenale Bioyards è una startup innovativa che lavora con la natura, per cambiare le condizioni nelle quali lavorano i biologi e permettere loro di produrre in laboratorio come avessero a disposizione impianti industriali e contribuire cosi a modificare profondamente il tessuto manifatturiero italiano.
Il tema è quello del biomanufacturing, che sfrutta microrganismi come lieviti, batteri, alghe e funghi per produrre molecole che sono alternative bio ad alte prestazioni dei prodotti petrolchimici e di origine animale. Ad esempio con la fermentazione si può produrre insulina ma anche collagene realizzando molecole bioidentiche con la particolarità, però, che il prodotto finale costa fino al 90% in meno di quello chimico o di origine animale.
L’essenza dell’attività di Arsenale Bioyards è generare dati sulla fermentazione di precisione che permettano ai biologi di disegnare soluzioni in scala industriale, creando una piattaforma abilitante che consenta all’industria di produrre con i costi del settore food e non quelli delle grandi industrie farmaceutiche, diventando così lo standard del futuro.
Il nome dell’azienda è legato all’Arsenale di Venezia, che fino alla rivoluzione industriale ha rappresentato l’esempio più avanzato di industrializzazione dell’uomo e che con una produzione di 100 navi in 60 giorni, è stato il motore del dominio sui mari di Venezia.
L’azienda sta costruendo un mercato che ad oggi ancora non esiste e impiega 23 persone, 12 delle quali si sono trasferite dall’estero, per contribuire al progetto imprenditoriale; 6 sono italiani tornati in patria, dopo esperienze di lavoro fuori dal Paese.
Bio-manufacturing: un mercato potenziale da 200 mld di dollari
Il bio-manufacturing è un tipo di produzione o di biotecnologia che utilizza sistemi biologici per produrre biomateriali e biomolecole commercialmente importanti da utilizzare in medicine, nella lavorazione di alimenti e bevande, e in applicazioni industriali. I prodotti della bio-fabbricazione vengono recuperati da fonti naturali, come il sangue, o da colture di microbi, cellule animali o cellule vegetali coltivate in apparecchiature specializzate. Le cellule utilizzate durante la produzione possono essere naturalmente presenti o derivate utilizzando tecniche di ingegneria genetica.
Il mercato del bio-manufacturing ha un valore di 200 miliardi di dollari (Fonte BCG) ma che non esplode per via dei costi di industrializzazione dell’innovazione, a oggi insostenibili economicamente.
Arsenale Bioyards ha sviluppato una piattaforma end-to-end (la prima del suo genere in Europa) in grado di colmare il divario tra l’innovazione di laboratorio e la produzione su scala industriale, permettendo a settori diversi, come l’alimentare, la chimica e i materiali di sviluppare e scalare in modo continuativo alternative a base biologica ai prodotti petrolchimici e di derivazione animale.
Arsenale utilizza la fermentazione di precisione, una tecnica di biomanufacturing ad altissimo potenziale che consente di modificare il codice genetico di organismi per raggiungere risultati specifici. La fermentazione di precisione oggi è prerogativa del settore pharma, se realizzata su larga scala ha il potenziale per rivoluzionare l’industria, offrendo soluzioni sostenibili e superiori in tutti i settori. Oggi Arsenale sta lavorando utilizzando lieviti, microorganismi ben conosciuti per limitare le complessità della produzione, poi passeremo a funghi filamentosi e altri organismi, per produrre molecole bioidentiche.
La fermentazione di precisione: guidare batteri, alghe e lieviti per produrre molecole ad hoc
La piattaforma sviluppata da Arsenala Bioyard sfrutta la fermentazione di precisione, una tecnica biotecnologica che utilizza microrganismi geneticamente modificati, come lieviti, batteri o alghe, per produrre specifiche proteine o molecole organiche complesse. Questi microrganismi vengono “programmati” per sintetizzare il prodotto desiderato, offrendo un metodo efficiente e sostenibile per la produzione di sostanze altrimenti difficili da ottenere. E possibile usare la biologia per produrre proteine, enzimi, polimeri, ormoni (come l’insulina), collagene, vitamine: possiamo produrre sostanzialmente qualsiasi molecola organica a base di carbonio, purché si conoscano la struttura della molecola e il percorso metabolico necessario per sintetizzarla.
I vantaggi e i benefici
I benefici sono evidenti: prima della scoperta di questa tecnologia, per ottenere 1 kg di insulina erano necessari i pancreas di circa 50.000 animali, con problemi di approvvigionamento e purezza. Oggi viene inserito il gene umano dell’insulina in batteri come Escherichia coli, che sintetizzano la proteina in modo efficiente e sicuro.
Il collagene è un altro bell’esempio: senza fermentazione di precisione viene derivato dalla bollitura di carcasse di animali. Con la fermentazione, si crea la lattoferrina, ovvero la molecola che è alla base del latte per i neonati. O, ancora, i biosurfattanti, che sono prodotti del petrolchimico nell’industria tradizionale e si trovano nei detergenti. Un ulteriore esempio è la produzione di artemisinina, un potente farmaco antimalarico, tradizionalmente estratta dalla pianta Artemisia annua: ricavandola dalla tecnologia della fermentazione di precisione si garantisce una fornitura più stabile e sostenibile del farmaco.
La fermentazione di precisione, inoltre consente la produzione di antigeni specifici utilizzati nei vaccini, migliorando l’efficienza e la rapidità nella risposta a nuove malattie.
Le specificità della soluzione di Arsenale Bioyards
Nella bio-manifattura la struttura dei costi è completamente diversa rispetto a molte industrie tradizionali. La grande innovazione di Arsenale Bioyard è l‘abbattimento sensibile dei costi.
Un altro elemento chiave di novità sta nell’approccio: Arsenale collabora con la natura e la imita. “Stiamo cercando di sfruttare milioni di anni di sviluppo della natura e disegnare con la natura – dicono i suoi co-fondatori. “La grossa differenza è che negli ultimi anni si è cercato di ingegnerizzare la natura, cosa impossibile data la sua complessità: se cambio una condizione, le altre non restano invariate”.
Così mentre tutti partono dal laboratorio e poi portano il processo migliore sul piano industriale, senza di fatto sapere se funzionerà, Asenale lavora al contrario, portando le condizioni industriali in laboratorio.
Ci sono due fasi nella fermentazione: si lavora nel codice genetico dell’organismo e lo si modifica. Nella fase due si definiscono le condizioni di processo: la quantità di zuccheri e nutrienti, la temperatura, il livello di ossigeno, il pH e il tempo di fermentazione. Oggi i due step sono separati e quindi in laboratorio il ricercatore sceglie, ad esempio prima, tra 300 disegni dell’organismo in sviluppo e, sempre ad esempio, 400 condizioni possibili: ma in veritá le opzioni possibilie sarebbero 12mila.
Il punto chiave è che, invece di testare solo poche combinazioni alla volta come si farebbe con i metodi tradizionali, Arsenale Bioyards, grazie alla piattaforma che sta sviluppando, usa un approccio basato sui dati, sfruttando intelligenza artificiale e automazione per trovare fra esse in maniera efficiente le migliori. In questo modo, si accelera enormemente il processo di ricerca: invece di procedere per tentativi limitati, si esplora rapidamente uno spazio molto più ampio di possibilità, individuando in tempi brevi la soluzione più efficace e conveniente per la produzione su larga scala. Ed è questo approccio che permette di abbassare i costi e di rendere più accessibile la produzione di molecole che fino a poco tempo fa avevano prezzi altissimi.
L’Italia sul tetto del mondo dell’innovazione
Arsenale Bioyard è all’intersezione tra deep tech e biotech: ma il suo impegno come azienda va oltre l’innovazione tecnologica. L’obiettivo finale è posizionare l’Italia come hub per le tecnologie del futuro e l’innovazione industriale, fondandosi su decenni di eccellenza manifatturiera.
Per questo l’azienda promuove attivamente i talenti italiani e internazionali, attirando professionisti stranieri dalla Silicon Valley e non solo, per portare la loro competenza in Italia, oltre a far rientrare talenti italiani che attualmente lavorano all’estero. La sede operativa in Italia è a Pordenone dove Arsenale gestisce un sito pilota dotato di bioreattori innovativi, tra cui due unità avanzate da 500 litri e una serie di batterie di reattori di fermentazione di precisione più piccoli. Questa infrastruttura operativa pone le basi per la capacità di Arsenale di scalare da laboratorio a industria e ne evidenzia la preparazione a soddisfare la crescente domanda di soluzioni di bio-fabbricazione sostenibili.
Una startup sulla quale scommettere
Anche CDP Venture Capital ha scelto di investire in Arsenale Bioyards, attraverso il Fondo Green Transition, che utilizza le risorse stanziate dall’UE nell’ambito dell’iniziativa NextGeneration EU e riflette l’impegno dell’Italia a guidare il cambiamento verso l’innovazione sostenibile e il rinnovamento industriale.
“La soluzione di Arsenale è un perfetto esempio di come manifattura ed Intelligenza Artificiale possono rivoluzionare settori industriali diversi, contribuendo alla creazione di processi produttivi più sostenibili, riducendo costi ed emissioni di CO2. Arsenale sta realizzando una piattaforma di bio-manufacturing completamente integrata tra fase di coltura in laboratorio delle molecole e produzione industriale delle stesse, accorciando i tempi di produzione, riducendo i costi ed abbandonando l’uso di molecole petrolchimici o animali, attualmente in uso. Il tutto con un funding team che sta attraendo talenti da tutto il mondo – ha dichiarato Cristina Tomassini, Senior Partner Responsabile del Fondo Green Transition di CDP Venture Capital – Siamo molto soddisfatti dell’intesa con Arsenale che stimolerà un nuovo modo di fare nuova industria nel nostro Paese”.
fonti: EtaBeta I MSN
immagine di copertina: Arsenale Bioyards via Linkedin
autore: Barbara Marcotulli
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