日前，美国化学协会（Americian Chemistry Society, ACS）出版的《化学与工程新闻》（C&EN）期刊公布了2019年值得关注的10家初创公司榜单。C&EN表示，这10家公司是由该杂志的记者和编辑从上百家公司中精心挑选的，这些公司不但具有突破性化学技术，而且致力于解决与改善人类生活相关的重要问题。下面我们来看看这些初创公司如何让我们个人、社区、以及世界变得更好！
Frontier Medicines——使用化学蛋白组学发现创新抗癌靶点
创建时间：2018年
Frontier Medicines公司的目标是发现靶向“不可成药”靶点的化合物。大多数小分子药物需要与蛋白表面的特定“口袋“来结合才能发挥抑制蛋白功能的效果。然而，人体的大约20000种蛋白中90%左右并没有与小分子化合物结合的明显”口袋“。这对于开发抗癌疗法来说是一大挑战。
这些“不可成药“蛋白在细胞中遇到其它结合蛋白时可能出现暂时的”口袋“，但是它们只存在的时间很短，在蛋白行使完功能后就会消失。Frontier Medicines公司的化学蛋白组学平台能够使用共价探针（covalent probes），发现蛋白上短暂出现的结合位点。理论上，这一技术平台能够设计的共价化合物能够靶向”不可成药“蛋白组中50%的靶点。该公司同时在开发靶向蛋白降解技术，与这些共价化合物相结合，可以将”不可成药“靶点送入细胞的蛋白酶体中降解。Cyclopure——将玉米变成净化水源的聚合物
创建时间：2016年据统计，2017年全世界消费的瓶装水超过3750亿升，这意味着相应产生的塑料水瓶给世界的生态环境带来严重负担。而人们不愿意饮用自来水的原因也很容易理解，自来水中可能包含多种微量污染物（micropollutants），包括药物、杀虫剂、全氟/多氟烷基化合物（PFAS）等等。Cyclopure公司的愿景是让自来水变得更为纯净，让人们可以放心地饮用自来水。
该公司的Dexsorb和Dexsorb+技术是基于名为β-环糊精（β-cyclodextrin）的化合物。这种化合物的形状像一个小桶，上宽下窄，内部具有疏水性。它很适合捕捉小的有机分子。Cyclopure将β-环糊精连接起来制成一种具有多个小孔的滤网。它吸收微量污染物的能力不但超过目前在滤水器中常用的活性炭，而且滤水需要的时间只是活性炭的几分之一。将这种材料用甲醇清洗之后就可以重新使用，相比之下，活性炭需要被加热到500~900度才能再次使用。
“我们希望，我们能够改变人们的行为习惯，让他们能够回到饮用自来水。”该公司的首席执行官Frank Cassou先生说。
Kebotix——AI联手机器人，发现创新材料
创建时间：2017年无论是开发解决气候变化的新科技，还是发现治疗疾病的创新疗法，我们都需要设计和制造新的材料和分子。Kebotix公司的目标是将人工智能（AI）和机器人技术融合在一起，构建一个完全自动化的材料开发实验室。研发人员只需要输入需要开发的材料的属性要求，AI和它们操纵的机器人将自动完成材料的开发、合成、和特征分析。这种全自动平台有望大幅度加快新化学分子的发现速度，同时减少人力的耗费。
该公司近日与东北大学（Northeastern University）达成一项研发合作，开发用于光动力抗癌疗法（photodynamic cancer therapy）的材料。
Ligandal——使用纳米颗粒递送CRISPR基因编辑系统和RNA疗法
创建时间：2013年基于CRISPR的基因编辑系统被认为是治疗多种遗传疾病的有力选择，然而，如何将CRISPR基因编辑系统递送到细胞中一直是疗法开发方面的重大挑战之一。目前的递送方式包括病毒载体、脂质纳米颗粒、和电穿孔转染。然而病毒载体可能引发人体的免疫反应，脂质纳米颗粒通常只能将疗法递送到肝脏中，而电穿孔转染只能用于在体外处理细胞。
Ligandal公司开发的纳米颗粒技术旨在特异性靶向任何制定的细胞，递送CRISPR基因编辑系统或者RNA疗法。该公司的纳米颗粒由多种多肽构成，在确认靶向的细胞/组织后，研究人员首先找出这些细胞表面表达的独特受体，然后合成与这些受体相结合的多肽。它们与构成纳米颗粒的其它聚合物和多肽成分结合，形成一个能够与靶标细胞特异性结合的纳米颗粒。这种纳米颗粒不含脂质，无需聚乙二醇化，可以根据靶向细胞和携带疗法的特征进行定制优化。该公司创始人兼首席执行官Andre Watson博士的愿景是，能够将不同的疗法递送到人体中任何细胞类型。
Mosaic Materials——从大气中捕捉二氧化碳世界气候变化的原因是由于温室气体的过度排放，二氧化碳是最为常见的温室气体之一。Mosaic Materials公司的目标是开发能够吸收二氧化碳的材料。
该公司开发的材料是基于金属-有机框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）的多孔晶状固体材料。它就像一个具有超高吸收能力的海绵，利用多空材料的表面积吸附大量气体分子。这种MOFs材料的优点在于通过改变温度，可以将它从吸收气体转变为释放气体，因此可以很容易将吸收的二氧化碳释放在封闭环境中。然后MOFs可以被重复使用。
而且，通过改变MOFs的构建参数，它可以用来吸收其它工业气体，包括乙烯、丙烯等等。
“作为一个科学家，你的目标是为社会面对的问题提供解决方法。“该公司的首席执行官兼联合创始人Thomas M. McDonald博士说。
Polystyvert——使用天然溶剂回收塑料废物
创建时间：2011年随着塑料容器的广泛使用，我们的社会同时面临着如何回收塑料的挑战。聚苯乙烯（polystyrene）是最常见的塑料之一，它是很多泡沫塑料、装载食品的塑料器具的主要成分。
Polystyvert公司开发出一种名为对异丙基苯（p-cymene）的有机溶剂。它是多种精油中存在，对聚苯乙烯的溶解度非常高，同时它又不会溶解其它常见的塑料品种。该公司回收聚苯乙烯的方式是先将这种塑料溶解在对异丙基苯中，然后滤掉其它杂质，再通过添加另一种有机溶剂让聚苯乙烯沉淀出来。这些纯化过的聚苯乙烯可以作为原材料，再被重新使用制成塑料器具。
Polystyvert表示，这一回收过程可以回收95%的聚苯乙烯，生成的聚苯乙烯原料纯度超过99.9%。它可能成为回收塑料废物的有力选择。Sustainable Bioproducts——使用极端微生物生产人造肉Sustainable Bioproducts公司的主打产品MK7是来自美国黄石国家公园的火山温泉中的纤维状真菌。在合适的培养条件下，它们能够迅速增殖，形成一种与肌肉纤维类似的网状组织。这种真菌的构成组分中50%是蛋白质，而且与动物蛋白一样包含9种必需氨基酸。
它同时含有提供“肉味”的血红素，还包含维生素D，钙质，纤维等多种营养成分。这种从真菌中生产的“人造肉”可以用于替代肉类或者其它基于植物蛋白的“人造肉”产品。
“其它肉类替代产品并没有增加世界上的蛋白质供应，它们只是将一种类型的蛋白质变换了形式，”该公司的创始人之一Thomas Jonas先生说：“我们在生成新蛋白质，这就好像创造了一种新型的’牛’。”
Syzygy Plasmonics——使用光催化让化学反应更为有效通常加快化学反应的方法是通过加热，例如绝大多数的氢气是通过将甲烷和水混合，在催化剂的作用下，将反应温度升到800度以上来完成的。而Syzygy Plasmonics公司的新方法使用的是一种新型光催化剂，它可以显著降低生成氢气的反应需要的温度。
该公司的催化剂属于等离子体光催化剂（plasmonic photocatalyst），使用独特的制造工艺和配方，该公司生产的催化剂的活性是目前铂-二氧化钛光催化剂的100倍。目前，Syzygy在开发小型氢气生成系统，用于支持燃料电池驱动的汽车以及使用氢气作为能源的公司。该公司联合创始人兼首席执行官Trevor Best博士表示，这一技术可以用于任何气态化学反应。Via-Separation——构建更好的氧化石墨烯薄膜据统计，以热能为基础的工业化学分离过程（例如蒸馏）所消耗的能量占全球年均能量消耗的10%~15%。因此将耗费大量能量的分离过程转化为过滤过程，不但可以将能量消耗减少90%，而且能够帮助降低温室气体的排放。Via-Separations公司的联合创始人Shreya Dave博士的开发的氧化石墨烯薄膜能够帮助达到这一目标。
目前用于过滤的工业化薄膜由多聚物或陶瓷制成，然而陶瓷薄膜的孔径不够小，无法用于分离多种化合物。而多聚物薄膜又无法经受很多工业化生产的严酷环境。Via-Separation的薄膜由一层层的氧化石墨烯叠加构成。它们能够经受工业生产中的氯化溶剂和氧化剂等严酷环境，而且可以根据客户的需求改变薄膜的孔径。
目前这家公司聚焦于帮助餐饮业和造纸业节省能源。提高能源利用效率虽然不是最吸引眼球的社会问题，但是这是Via-Separation公司能够最快为客户和地球产生效益的领域。“我们不需要10年才能提供解决方案，” Shreya Dave博士说：“我们只需要两年。“Skyhawk Therapeutics——开发靶向RNA剪接的小分子疗法
创建时间：2016年日前，罗氏（Roche）的口服RNA剪接疗法risdiplam在治疗脊髓性肌萎缩症（SMA）的3期临床试验中达到主要终点。这款口服疗法有望成为继诺华（Novartis）的基因疗法和渤健（Biogen）公司的反义寡核苷酸疗法之后，治疗SMA患者的第三种创新疗法。
Skyhawk公司的联合创始人兼首席科学官Kathleen McCarthy女士参与了开发risdiplam的工作。在Skyhawk，她致力于将risdiplam的成功经验用于开发新一代靶向RNA剪接过程的小分子，治疗神经退行性疾病、遗传病、癌症等多种疾病。
该公司的SkySTAR技术平台开发的小分子可以从三个方面改变RNA剪接过程，将原本被跳过的外显子纳入成熟mRNA，risdiplam就是这一应用的体现；在剪接过程中跳过特定外显子，生成截短但是具有部分功能的蛋白（这可以用于治疗多种遗传病，例如杜兴氏肌营养不良症）；通过影响RNA编辑降低特定蛋白的表达（可以用于降低毒性蛋白的生成，治疗阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病）。
目前Skyhawk公司已与包括渤健、默沙东、武田在内的多家大型药企达成合作，开发靶向RNA剪接过程的小分子疗法。
参考资料：
[1] C&EN’s 2019 10 Start-Ups to Watch. Retrieved November 12, 2019, from https://cen.acs.org/business/start-ups/CENs-2019-10-Start-Ups-Watch/97/i44.
[2] Skala et al., (2019). Resorcinarene Cavitand Polymers for the Remediation of Halomethanes and 1,4-Dioxane. JACS, https://doi.org/10.1021/jacs.9b06749
