Startup Cradle ļauj izveidot pielāgotus proteīnus, vienkārši ierakstot uzvednē

Blokā ir jauns uzņēmums, kura misija ir atvieglot bioloģijas programmēšanu. Eiropas startup zvanīja Šūpulis pēc platformas izveides izkļūt no slepenas. Tā tikko paziņoja par 5.5 miljonu eiro (5.4 miljonu ASV dolāru) sākuma finansējuma kārtu, kuru vadīja Index Ventures, Radniecīgais kapitāls, un eņģeļu investori, tostarp Džons Zimmers, Lyft līdzdibinātājs un prezidentsLYFT
un Emīlija Leprousta, uzņēmuma izpilddirektore un dibinātāja Twist Bioscience. Ar divām vietām — vienu Delftā, Nīderlandē un otru Cīrihē, Šveicē — Cradle ir bioloģijas un mākslīgā intelekta pasaule, kas ir spēcīga tehnoloģiju saplūšana, kas draud izjaukt veidu, kā zinātnieki izstrādā proteīnus.

Neļaujiet sevi maldināt uzņēmuma šķietami šaurajai uzmanībai uz olbaltumvielām. Tās nav tikai kaut kas, ko mēs ēdam, kaut arī inženierija gaļa, olas un piena produkti bez dzīvniekiem produkti patiešām ir sintētiskās bioloģijas uzmanības centrā. Olbaltumvielas ir arī daudzpusīgas bioloģiskas iekārtas, kas ir pamatā visām gandrīz funkcijām dzīvās šūnās, un tām ir tikpat daudz lietojumu ārpus bioloģijas. Padomājiet par fermentiem, ko izmanto mazgāšanas līdzekļos, kosmētikā un tekstilizstrādājumos; vai antivielas, kas rada spēcīgus terapeitiskus līdzekļus; vai faktiski jebkura cita biotehnoloģijas joma, kurā olbaltumvielas katalizē reakcijas, lai iegūtu tādus produktus kā lielapjoma un speciālas ķīmiskas vielas, garšas un smaržvielas, biodegvielu, materiālus un daudz ko citu. Šīm biomolekulām ir neskaitāmi lietojumi, un Cradle vēlas iespējot vēl vairāk lietojumprogrammu ar iespēju izstrādāt pielāgotus proteīnus, kas veic daudzpusīgus uzdevumus.

Cradle līdzdibinātājs un izpilddirektors Stefs van Griekens ir sevi dēvējis par “smalko olbaltumvielu piegādātāju”. Pēdējo desmit gadu laikā viņš strādāja pie Google AI vadot vairāku mašīnmācīšanās lietojumprogrammu izstrādi, kā arī plkst X, Google “moonshot rūpnīca”, novērtējot agrīnās stadijas projektu iespējamību. Viņa darba laikā GoogleGOOG
, viņš aizrāvās ar proteīnu valodu – kā aminoskābju sekvences pārvēršas īpašos locīšanas modeļos un veido struktūras, kas ļauj olbaltumvielām veikt savas izsmalcinātās funkcijas. Kopš tā laika viņš ir strādājis pie idejas apvienot dabiskās valodas apstrādes tehnoloģiju ar mūsu izpratni par to, kā olbaltumvielu secība pārvēršas funkcijā, lai labāk prognozētu racionālu olbaltumvielu dizainu.

Dizaineru proteīni ir vairāku miljardu dolāru nozare: tiek prognozēts, ka tirgus sasniegs 3.9 $ 2024 miljardu, ko lielā mērā veicina uz proteīniem balstīta terapija. Bet tas varētu būt vēl lielāks: ir milzīgs potenciāls sazaroties citās sintētiskās bioloģijas jomās, ja vien pielāgotu proteīnu projektēšana nebūtu tik sarežģīta. Proteīnu inženierija pašlaik tiek veikta, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas laboratorijā, un tipiskais veiksmes rādītājs, sasniedzot konstrukcijas specifikācijas, ir mazāks par 1%. Lai palielinātu veiksmes iespējas, biologi var izmantot programmatūras rīkus, piemēram, Rosetta or AlphaFold prognozēt proteīna struktūru, pamatojoties uz to secību. Proteīni sākas kā tikai aminoskābju virknes, kas salokās 3D formās, piemēram, origami. Taču locīšanas modeļa prognozēšana ir neticami sarežģīta problēma, un tādai programmai kā Rosetta ir vajadzīgas gadiem ilga apmācība un tūkstošiem datoru.

Cradle pievēršas problēmai atšķirīgi: viņi izmanto ģeneratīvu modeli, lai "reverso inženieriju" olbaltumvielas. Iespējams, esat dzirdējuši vai pat izmantojuši tādus ģeneratīvus modeļus kā DALL-E kas var izveidot jaunus attēlus, pamatojoties uz aprakstošu ievadi. Cradle dibinātāji domāja piemērot to pašu principu, lai izstrādātu jaunas proteīnu arhitektūras. Tā vietā, lai izmantotu secības struktūras modeļus, viņi izmanto mašīnmācīšanās algoritmus, kas apmācīti uz reāliem datiem. Lietotājs var norādīt, kāda veida proteīnu viņi vēlas izstrādāt, un platforma sniegs sarakstu ar iespējamām sekvencēm, kas var izveidot šo struktūru. Un labākais ir tas, ka jums nav jābūt mašīnmācības ekspertam, lai to izmantotu:

“Cradle pašmācības, pašpilnveidojošie ģeneratīvās mašīnmācīšanās modeļi balstās uz jaunākajiem sasniegumiem “dabiskās valodas apstrādē”, lai prognozētu, kuras proteīna ģenētiskā koda daļas biologam būs jāmaina, ievērojami uzlabojot zinātnieka iespējas sasniegt pozitīvus eksperimentālos rezultātus bez Nepieciešamība pēc mašīnmācības fona,” paziņojumā presei sacīja izpilddirektors. "Izmantojot šo metodi, Cradle uzskata, ka tā var samazināt sintētiskās bioloģijas produkta nonākšanas tirgū laiku un izmaksas par lielumu."

Mūsdienās lielākā daļa biotehnoloģiju un sintētiskās bioloģijas uzņēmumu ir atstāti pašu ziņā, kad runa ir par proteīnu inženieriju. Galvenie spēlētāji proteīnu inženierijas jomā ietilpst Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, un Bio-Rad, kā arī mazākiem uzņēmumiem, piemēram KodekssCDXS
, Genskripts, Caribou Biosciences, Arzeda, un neiespējami ēdieni. Bet daudziem sintētiskās bioloģijas uzņēmumiem proteīnu inženierija ir līdzeklis mērķa sasniegšanai, un tas, uz ko viņi patiešām koncentrējas, ir pielāgotu proteīnu pakārtotais lietojums. Cradle vēlas nodrošināt viņiem rīku, lai uzlabotu viņu izredzes gūt panākumus: "Mēs vēlamies palīdzēt komandām izstrādāt proteīnus ar mazākiem un veiksmīgākiem eksperimentiem," sacīja Stefs.

Cradle pati par sevi nav ne sintētiskās bioloģijas, ne mašīnmācības uzņēmums – tie ir abi. “Mēs negribējām būt tikai mašīnmācības uzņēmums; jums tiešām ir jāsaprot arī bioloģija," sacīja Stefs. Ar zināšanām mašīnmācīšanās tehnoloģijā un izcilām laboratorijas prasmēm, ko viņu komandas locekļi ir ieguvuši no tādiem uzņēmumiem kā Google, IBMIBM
, Zymergen un Perfect Day, Cradle komanda, kurā ir tikai 13 cilvēki, ir izveidojusi darba platformu nepilna gada laikā. Šajā telpā nav daudz citu uzņēmumu. Cyrus Bio ko dibināja Rosetta izstrādātājs Deivids Beikers, Vašingtonas Universitātes profesors, ir vēl viens, kas izmanto AI atbalstītu proteīnu dizainu, lai izstrādātu jaunas terapijas.

Lai atbilstu Cradle komandas dažādajai pieredzei, uzņēmums ir piesaistījis investorus no dažādām tehnoloģiju jomām, tostarp DNS sintēzes uzņēmuma Twist Bioscience dibinātāju Emīliju Leprutu un Lyft prezidentu Džonu Zimmeru. Interese no braucamo daļu uzņēmuma sākumā var būt pārsteidzoša; bet daudzi sasniegumi mašīnmācībā ir nākuši no citām tehnoloģiju jomām. Pats uzņēmuma līdzdibinātājs Jelle Prins nāca no UberUBER
un bija iesaistīts pirmo lietotņu izstrādē un izveidē daudziem veiksmīgiem uzņēmumiem, piemēram, Uber un Booking.com.

Un tas notiek, kad dažādās jomās dziļās tehnoloģijas sadursme: dzimst jaunu iespēju galaktika. Stefs iztēlojas, ka viņa uzņēmums sniedz iespēju ieviest sintētiskās bioloģijas inovācijas ķīmisko vielu un sastāvdaļu telpā, materiālu zinātnē un inženierzinātnēs, kā arī citās jomās: “Cerams, ka mēs kļūsim par katalizatoru daudzu citu uzņēmumu izveidei, jo [produktu] iegādes izmaksas tirgum vajadzētu samazināties. Ja pāris gadu laikā ar 15 cilvēku komandu un tikai dažiem miljoniem dolāru varat izveidot bioloģisku produktu, tas būtu panākums.

Cradle programmatūru jau izmanto vairāki uzņēmumi, un viņi vēlas to izplatīt pēc iespējas plašāk. Šī iemesla dēļ platformu akadēmiķi var izmantot bez maksas. Cradle piedāvā arī draudzīgus IP noteikumus, kuros lietotājiem nav jāmaksā autoratlīdzība par produktiem, kas izstrādāti, izmantojot platformu, kā arī pilnīgu privātumu un drošību, lai aizsargātu komercnoslēpumus. "Mēs vēlamies padarīt to pieejamu ikvienam, lai demokratizētu proteīnu inženieriju," ir Cradle izpilddirektora redzējums. Stef nākamgad uzstāsies SynBioBeta konferencē, kur pulcējas sintētiskās bioloģijas līderi un vizionāri, lai radītu ilgtspējīgāku nākotni. Apskatīsim, kādas jaunas idejas iedvesmos Cradle tehnoloģija.

Paldies Ketija Tarasava papildu pētījumiem un ziņojumiem par šo rakstu. Esmu SynBioBeta dibinātājs, un daži uzņēmumi, par kuriem rakstu, tostarp Twist Bioscience, ir SynBioBeta konference un nedēļas sagremot.