Το Startup Cradle σάς επιτρέπει να σχεδιάζετε προσαρμοσμένες πρωτεΐνες απλά πληκτρολογώντας μια προτροπή

Υπάρχει μια νέα εταιρεία στο μπλοκ της οποίας η αποστολή είναι να διευκολύνει τη βιολογία του προγραμματισμού. Η ευρωπαϊκή startup τηλεφώνησε Κούνια αναδύεται από το stealth μετά την κατασκευή της πλατφόρμας τους. Μόλις ανακοίνωσε έναν γύρο χρηματοδότησης 5.5 εκατομμυρίων ευρώ (5.4 εκατομμύρια δολάρια) με επικεφαλής τον Ventures Δείκτης, Κύρια πρωτεύουσα, και άγγελοι επενδυτές, συμπεριλαμβανομένου του John Zimmer, συνιδρυτή και προέδρου της LyftLYFT
, και η Emily Leproust, Διευθύνουσα Σύμβουλος και ιδρύτρια της Περιστρέψτε τη βιοεπιστήμη. Με δύο τοποθεσίες – μια στο Ντελφτ της Ολλανδίας και μια στη Ζυρίχη της Ελβετίας – το Cradle κατακλύζει τον κόσμο της βιολογίας και της τεχνητής νοημοσύνης, μια ισχυρή συγχώνευση τεχνολογιών που απειλεί να διαταράξει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες σχεδιάζουν πρωτεΐνες.

Μην παραπλανηθείτε από τη φαινομενικά στενή εστίαση της εταιρείας στις πρωτεΐνες. Δεν είναι απλώς κάτι που τρώμε – αν και μηχανικής κρέας, αυγά και γαλακτοκομικά χωρίς ζώα προϊόντα είναι πράγματι ένα μεγάλο επίκεντρο της συνθετικής βιολογίας. Οι πρωτεΐνες είναι επίσης ευέλικτες βιολογικές μηχανές που στηρίζουν κάθε σχεδόν λειτουργία σε ζωντανά κύτταρα και έχουν εξίσου πολλές χρήσεις εκτός της βιολογίας. Σκεφτείτε τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται σε απορρυπαντικά, καλλυντικά και υφάσματα. ή αντισώματα που κάνουν ισχυρά θεραπευτικά. ή, στην πραγματικότητα, οποιοσδήποτε άλλος τομέας της βιοτεχνολογίας όπου οι πρωτεΐνες καταλύουν αντιδράσεις για την παραγωγή προϊόντων όπως χύμα και ειδικές χημικές ουσίες, γεύσεις και αρώματα, βιοκαύσιμα, υλικά και άλλα. Υπάρχουν αμέτρητες χρήσεις για αυτά τα βιομόρια και το Cradle θέλει να ενεργοποιήσει ακόμη περισσότερες εφαρμογές με τη δυνατότητα να σχεδιάζουν προσαρμοσμένες πρωτεΐνες που εκτελούν ευέλικτες εργασίες.

Ο συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της Cradle, Stef van Grieken, είναι ένας αυτοαποκαλούμενος «προμηθευτής εκλεκτής πρωτεΐνης». Πέρασε την τελευταία δεκαετία δουλεύοντας στο Google AI οδηγώντας στην ανάπτυξη πολλών εφαρμογών μηχανικής εκμάθησης, καθώς και σε X, το «εργοστάσιο του φεγγαριού» της Google, αξιολόγηση της σκοπιμότητας των έργων αρχικού σταδίου. Κατά τη διάρκεια της θητείας του στη GoogleGOOG
, γοητεύτηκε με τη γλώσσα των πρωτεϊνών – πώς οι αλληλουχίες αμινοξέων μεταφράζονται σε συγκεκριμένα μοτίβα αναδίπλωσης και σχηματίζουν δομές που επιτρέπουν στις πρωτεΐνες να εκτελούν τις περίπλοκες λειτουργίες τους. Από τότε, εργάζεται πάνω στην ιδέα να συνδυάσει την τεχνολογία επεξεργασίας φυσικής γλώσσας με την κατανόησή μας για το πώς η αλληλουχία πρωτεΐνης μεταφράζεται σε λειτουργία για να κάνει καλύτερες προβλέψεις για τον ορθολογικό σχεδιασμό πρωτεΐνης.

Οι πρωτεΐνες σχεδιαστών είναι μια βιομηχανία πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων: η αγορά αναμένεται να φτάσει $ 3.9 δισ. ευρώ από 2024, καθοδηγείται σε μεγάλο βαθμό από θεραπείες που βασίζονται σε πρωτεΐνες. Αλλά θα μπορούσε να είναι ακόμη μεγαλύτερο: υπάρχει μια τεράστια δυνατότητα για διακλάδωση σε άλλους τομείς της συνθετικής βιολογίας, αν μόνο ο σχεδιασμός προσαρμοσμένων πρωτεϊνών δεν ήταν τόσο δύσκολος. Ο τρόπος με τον οποίο γίνεται επί του παρόντος η μηχανική πρωτεϊνών είναι μέσω δοκιμής και λάθους στο εργαστήριο και το τυπικό ποσοστό επιτυχίας για την επίτευξη των προδιαγραφών σχεδιασμού είναι μικρότερο από 1%. Για να αυξήσουν τις πιθανότητες επιτυχίας, οι βιολόγοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν εργαλεία λογισμικού όπως π.χ Rosetta or AlphaFold να προβλέψει τη δομή της πρωτεΐνης με βάση την αλληλουχία της. Οι πρωτεΐνες ξεκινούν ως απλώς σειρές αμινοξέων που διπλώνουν σε τρισδιάστατα σχήματα όπως το origami. Αλλά η πρόβλεψη του σχεδίου αναδίπλωσης είναι ένα απίστευτα πολύπλοκο πρόβλημα και ένα πρόγραμμα όπως το Rosetta απαιτεί χρόνια εκπαίδευσης και χιλιάδες υπολογιστές για να τρέξει.

Ο Cradle προσεγγίζει το πρόβλημα διαφορετικά: χρησιμοποιούν ένα μοντέλο παραγωγής για να «αντιστρέψει μηχανική» πρωτεϊνών. Μπορεί να έχετε ακούσει ή ακόμα και να έχετε χρησιμοποιήσει μοντέλα παραγωγής όπως DALL-E που μπορεί να δημιουργήσει νέες εικόνες με βάση μια περιγραφική είσοδο. Οι ιδρυτές του Cradle σκέφτηκαν να εφαρμόσουν την ίδια αρχή στο σχεδιασμό νέων πρωτεϊνικών αρχιτεκτονικών. Αντί να χρησιμοποιούν μοντέλα δομής ακολουθίας, χρησιμοποιούν αλγόριθμους μηχανικής μάθησης εκπαιδευμένους σε πραγματικά δεδομένα. Ο χρήστης μπορεί να καθορίσει τι είδους πρωτεΐνη θέλει να σχεδιάσει και η πλατφόρμα θα παρέχει μια λίστα με πιθανές αλληλουχίες που μπορούν να δημιουργήσουν αυτή τη δομή. Και το καλύτερο μέρος είναι - δεν χρειάζεται να είστε ειδικός στη μηχανική μάθηση για να το χρησιμοποιήσετε:

«Τα αυτοδιδασκόμενα, αυτοβελτιωτικά μοντέλα παραγωγής μηχανικής μάθησης του Cradle βασίζονται στις πρόσφατες εξελίξεις στην «επεξεργασία φυσικής γλώσσας» για να προβλέψουν ποια μέρη του γενετικού κώδικα μιας πρωτεΐνης θα πρέπει να αλλάξει ένας βιολόγος, βελτιώνοντας σημαντικά τις πιθανότητες ενός επιστήμονα να επιτύχει θετικά πειραματικά αποτελέσματα χωρίς ανάγκη για ένα υπόβαθρο μηχανικής μάθησης», είπε ο Διευθύνων Σύμβουλος σε δελτίο τύπου. «Μέσω αυτής της μεθόδου, ο Cradle πιστεύει ότι μπορεί να μειώσει τον χρόνο και το κόστος της διάθεσης ενός προϊόντος συνθετικής βιολογίας στην αγορά κατά μια τάξη μεγέθους».

Σήμερα, οι περισσότερες εταιρείες βιοτεχνολογίας και συνθετικής βιολογίας έχουν αφεθεί στην τύχη τους όταν πρόκειται για πρωτεΐνες μηχανικής. Σημαντικοί παίκτες στον τομέα της μηχανικής πρωτεϊνών περιλαμβάνουν Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, και Bio-Rad, καθώς και μικρότερες εταιρείες όπως CodexisCDXS
, Genscript, Caribou Biosciences, Arzeda, και Impossible Foods. Αλλά για πολλές εταιρείες συνθετικής βιολογίας, η μηχανική πρωτεϊνών είναι ένα μέσο για την επίτευξη ενός σκοπού και αυτό στο οποίο πραγματικά εστιάζουν είναι οι κατάντη εφαρμογές προσαρμοσμένων πρωτεϊνών. Ο Cradle θέλει να τους παρέχει ένα εργαλείο για να βελτιώσει τις πιθανότητες επιτυχίας τους: «Θέλουμε να βοηθήσουμε τις ομάδες να κατασκευάσουν πρωτεΐνες με λιγότερα και πιο επιτυχημένα πειράματα», είπε ο Stef.

Η ίδια η Cradle δεν είναι ούτε συνθετική βιολογία ούτε εταιρεία μηχανικής μάθησης – είναι και τα δύο. «Δεν θέλαμε να είμαστε απλώς μια εταιρεία μηχανικής εκμάθησης. πρέπει πραγματικά να κατανοήσεις και τη βιολογία», είπε ο Στεφ. Με εξειδίκευση στην τεχνολογία μηχανικής μάθησης και ανώτερες εργαστηριακές δεξιότητες που έφεραν τα μέλη της ομάδας τους από εταιρείες όπως η Google, η IBMIBM
, Zymergen και Perfect Day, η ομάδα μόλις 13 ατόμων του Cradle δημιούργησε μια πλατφόρμα εργασίας σε λιγότερο από ένα χρόνο. Δεν υπάρχουν πολλές άλλες εταιρείες σε αυτόν τον χώρο. Cyrus Bio που ιδρύθηκε από τον προγραμματιστή της Rosetta, Ντέιβιντ Μπέικερ, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, είναι άλλο ένα που χρησιμοποιεί σχεδιασμό πρωτεϊνών με τη βοήθεια AI για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών μεθόδων.

Για να ταιριάζει με το διαφορετικό υπόβαθρο της ομάδας Cradle, η εταιρεία έχει προσελκύσει επενδυτές από διαφορετικούς τομείς της τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένης της ιδρυτή της εταιρείας σύνθεσης DNA Twist Bioscience Emily Leproust και του προέδρου της Lyft, John Zimmer. Το ενδιαφέρον από την εταιρεία μετοχών βόλτας μπορεί να εκπλήξει στην αρχή. αλλά πολλές από τις εξελίξεις στη μηχανική μάθηση έχουν προέλθει από άλλους τομείς της τεχνολογίας. Ο ίδιος ο συνιδρυτής της εταιρείας Jelle Prins καταγόταν από την UberUBER
και συμμετείχε στο σχεδιασμό και την κατασκευή των πρώτων εφαρμογών για πολλές επιτυχημένες εταιρείες όπως η Uber και η Booking.com.

Και αυτό συμβαίνει όταν διαφορετικές περιοχές του βαθιά τεχνολογία σύγκρουση: γεννιέται ένας γαλαξίας νέων πιθανοτήτων. Ο Stef οραματίζεται την εταιρεία του να ενδυναμώνει τις καινοτομίες στη συνθετική βιολογία στον χώρο των χημικών και συστατικών, την επιστήμη και τη μηχανική υλικών και άλλους τομείς: «Ελπίζουμε ότι θα είμαστε καταλύτης για πολλές περισσότερες εταιρείες που θα δημιουργηθούν, επειδή το κόστος απόκτησης [προϊόντων] αγορά πρέπει να πέσει. Εάν μπορείτε να δημιουργήσετε ένα προϊόν βιολογικής βάσης με μια ομάδα 15 ατόμων σε μερικά χρόνια και μόλις μερικά εκατομμύρια δολάρια, αυτό θα ήταν επιτυχία».

Το λογισμικό του Cradle χρησιμοποιείται ήδη από πολλές εταιρείες και θέλουν να το διανείμουν όσο το δυνατόν ευρύτερα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η πλατφόρμα είναι δωρεάν για χρήση από ακαδημαϊκούς. Η Cradle προσφέρει επίσης φιλικούς όρους IP, όπου οι χρήστες δεν χρειάζεται να πληρώνουν δικαιώματα για προϊόντα που έχουν αναπτυχθεί χρησιμοποιώντας την πλατφόρμα, καθώς και πλήρη προστασία της ιδιωτικής ζωής και ασφάλειας για την προστασία των εμπορικών μυστικών. «Θέλουμε να το καταστήσουμε διαθέσιμο σε όλους για τον εκδημοκρατισμό της μηχανικής πρωτεϊνών», είναι το όραμα του Διευθύνοντος Συμβούλου της Cradle. Ο Stef θα μιλήσει στο συνέδριο SynBioBeta το επόμενο έτος, το μέρος όπου συγκεντρώνονται ηγέτες και οραματιστές της συνθετικής βιολογίας για να φέρουν ένα πιο βιώσιμο μέλλον. Ας δούμε τι είδους νέες ιδέες θα εμπνεύσει η τεχνολογία του Cradle.

Σας ευχαριστώ Κάτια Ταρασάβα για πρόσθετη έρευνα και αναφορά σε αυτό το άρθρο. Είμαι ο ιδρυτής της SynBioBeta και ορισμένες από τις εταιρείες για τις οποίες γράφω, συμπεριλαμβανομένης της Twist Bioscience, είναι χορηγοί του Συνέδριο SynBioBeta και εβδομαδιαία σύνοψη.