Startup Cradle vám umožní navrhnúť vlastné proteíny jednoduchým zadaním výzvy

Na bloku je nová spoločnosť, ktorej poslaním je zjednodušiť programovanie biológie. Ozval sa európsky startup kolíska sa vynára z tajnosti po vybudovaní svojej platformy. Práve oznámila počiatočné kolo financovania vo výške 5.5 milióna EUR (5.4 milióna USD), ktoré vedie Index Ventures, Rodný kapitála anjelských investorov vrátane Johna Zimmera, spoluzakladateľa a prezidenta spoločnosti LyftLYFT
a Emily Leproust, generálna riaditeľka a zakladateľka spoločnosti Twist Bioscience. S dvoma miestami – jedným v Delfte v Holandsku a jedným je Zurich vo Švajčiarsku – Cradle zasahuje do sveta biológie a umelej inteligencie, čo je silná fúzia technológií, ktorá hrozí, že naruší spôsob, akým vedci navrhujú proteíny.

Nenechajte sa oklamať zdanlivo úzkym zameraním spoločnosti na bielkoviny. Nie sú len niečím, čo jeme – aj keď inžinierstvo mäso, vajcia a mliečne výrobky bez zvierat produktov je skutočne veľkým zameraním syntetickej biológie. Proteíny sú tiež všestranné biologické stroje, ktoré sú základom takmer každej funkcie v živých bunkách a majú rovnako veľa využití aj mimo biológie. Spomeňte si na enzýmy používané v pracích prostriedkoch, kozmetike a textíliách; alebo protilátky, ktoré tvoria silné terapeutiká; alebo v skutočnosti akákoľvek iná oblasť biotechnológie, kde proteíny katalyzujú reakcie na výrobu produktov, ako sú veľkoobjemové a špeciálne chemikálie, príchute a vône, biopalivá, materiály a ďalšie. Pre tieto biomolekuly existuje nespočetné množstvo použití a Cradle chce umožniť ešte viac aplikácií s možnosťou navrhovať vlastné proteíny, ktoré vykonávajú všestranné úlohy.

Spoluzakladateľ a generálny riaditeľ Cradle Stef van Grieken je sám o sebe známy ako „dodávateľ kvalitných bielkovín“. Posledné desaťročie strávil prácou v Google AI vedie vývoj niekoľkých aplikácií strojového učenia, ako aj na X, „továreň na fotenie Mesiaca“ spoločnosti Google, posudzovanie uskutočniteľnosti projektov v počiatočnom štádiu. Počas jeho pôsobenia v spoločnosti GoogleGOOG
, bol fascinovaný rečou proteínov – ako sa aminokyselinové sekvencie premietajú do špecifických vzorcov skladania a vytvárajú štruktúry, ktoré umožňujú proteínom vykonávať ich sofistikované funkcie. Odvtedy pracuje na myšlienke spojiť technológiu spracovania prirodzeného jazyka s naším chápaním toho, ako sa proteínová sekvencia premieta do funkcie, aby sa dali lepšie predpovedať pre racionálny dizajn proteínov.

Dizajnérske proteíny sú multimiliardovým odvetvím: predpokladá sa, že trh dosiahne 3.9 od 2024 miliárd USD, poháňané z veľkej časti terapeutikami na báze proteínov. Mohol by však byť ešte väčší: existuje obrovský potenciál na rozšírenie do iných oblastí syntetickej biológie, ak by nebolo také ťažké navrhnúť vlastné proteíny. Proteínové inžinierstvo sa v súčasnosti vykonáva pomocou pokusov a omylov v laboratóriu a typická úspešnosť dosiahnutia špecifikácií dizajnu je menšia ako 1%. Na zvýšenie šancí na úspech môžu biológovia použiť softvérové ​​nástroje ako napr Rosetta or AlphaFold predpovedať štruktúru proteínu na základe jeho sekvencie. Proteíny začínajú ako reťazce aminokyselín, ktoré sa skladajú do 3D tvarov ako origami. Ale predpovedanie vzoru skladania je neuveriteľne zložitý problém a program ako Rosetta si vyžaduje roky tréningu a tisíce počítačov na spustenie.

Cradle pristupuje k problému inak: používajú generatívny model na „reverzné inžinierstvo“ proteínov. Možno ste už počuli o generatívnych modeloch alebo ich dokonca používali DALL-E ktoré môžu vytvárať nové obrázky na základe popisného vstupu. Zakladatelia Cradle si mysleli, že použijú rovnaký princíp pri navrhovaní nových proteínových architektúr. Namiesto použitia modelov sekvenčnej štruktúry používajú algoritmy strojového učenia trénované na skutočných údajoch. Používateľ môže špecifikovať, aký druh proteínu chce navrhnúť, a platforma mu poskytne zoznam možných sekvencií, ktoré môžu vytvoriť túto štruktúru. A najlepšie na tom je – nemusíte byť odborníkom na strojové učenie, aby ste ho mohli používať:

„Cradlove samoučiace, sebazlepšujúce sa modely generatívneho strojového učenia čerpajú z nedávnych pokrokov v „spracovaní prirodzeného jazyka“, aby predpovedali, ktoré časti genetického kódu proteínu bude musieť biológ zmeniť, čím sa výrazne zvýšia šance vedcov dosiahnuť pozitívne experimentálne výsledky bez potreba zázemia strojového učenia,“ uviedol generálny riaditeľ v tlačovej správe. "Prostredníctvom tejto metódy Cradle verí, že môže znížiť čas a náklady na uvedenie produktu syntetickej biológie na trh o rád."

Dnes je väčšina biotechnologických a syntetických biologických spoločností, pokiaľ ide o inžinierstvo proteínov, ponechaná na vlastné prostriedky. Hlavní hráči v oblasti proteínového inžinierstva zahŕňajú Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, a Bio-Rad, ako aj menšie spoločnosti ako CodexisCDXS
, Genscript, Caribou Biosciences, Arzedaa Impossible Foods. Ale pre mnohé spoločnosti zaoberajúce sa syntetickou biológiou je proteínové inžinierstvo prostriedkom na dosiahnutie cieľa a to, na čo sa skutočne zameriavajú, sú následné aplikácie vlastných proteínov. Cradle im chce poskytnúť nástroj na zlepšenie ich šancí na úspech: „Chceme pomôcť tímom vytvoriť proteíny s menším počtom úspešných experimentov,“ povedal Stef.

Cradle sama o sebe nie je ani syntetická biológia, ani spoločnosť strojového učenia – obe sú. „Nechceli sme byť len spoločnosťou strojového učenia; naozaj musíte rozumieť aj biológii,“ povedal Stef. S odbornými znalosťami v technológii strojového učenia a vynikajúcimi laboratórnymi zručnosťami, ktoré si členovia ich tímu priniesli zo spoločností ako Google, IBMIBM
, Zymergen a Perfect Day, tím Cradle s iba 13 ľuďmi vybudoval pracovnú platformu za menej ako rok. V tomto priestore nie je veľa iných spoločností. Cyrus Bio Založená vývojárom spoločnosti Rosetta Davidom Bakerom, profesorom na University of Washington, je ďalšou z nich, ktorá využíva dizajn proteínov podporovaných AI na vývoj nových terapeutík.

Aby spoločnosť zodpovedala rôznorodému zázemiu tímu Cradle, prilákala investorov z rôznych oblastí techniky, vrátane zakladateľa spoločnosti na syntézu DNA Twist Bioscience Emily Leproust a prezidenta spoločnosti Lyft Johna Zimmera. Záujem zo strany jazdnej spoločnosti môže byť spočiatku prekvapivý; ale veľa pokrokov v strojovom učení prišlo z iných oblastí techniky. Samotný spoluzakladateľ spoločnosti Jelle Prins pochádzal z UberuUBER
a podieľal sa na navrhovaní a budovaní prvých aplikácií pre mnohé úspešné spoločnosti ako Uber a Booking.com.

A to je to, čo sa stane, keď rôzne oblasti hlboká tech zraziť: zrodí sa galaxia nových možností. Stef si predstavuje, že jeho spoločnosť posilní inovácie v oblasti syntetickej biológie v oblasti chemikálií a prísad, materiálovej vedy a inžinierstva a ďalších oblastiach: „Dúfame, že budeme katalyzátorom mnohých ďalších spoločností, ktoré sa postavia, pretože náklady na získanie [produktov] trh by mal ísť dole. Ak dokážete vytvoriť biologický produkt s tímom 15 ľudí za pár rokov a len za niekoľko miliónov dolárov, bol by to úspech.“

Softvér Cradle už používa niekoľko spoločností a chcú ho distribuovať čo najširšie. To je dôvod, prečo je platforma pre akademických pracovníkov bezplatná. Cradle tiež ponúka priateľské podmienky IP, kde používatelia nemusia platiť licenčné poplatky za žiadne produkty vyvinuté pomocou platformy, ako aj úplné súkromie a bezpečnosť na ochranu obchodných tajomstiev. „Chceme ho sprístupniť každému na demokratizáciu proteínového inžinierstva,“ je vízia CEO Cradle. Stef vystúpi na budúci rok na konferencii SynBioBeta, na mieste, kde sa stretávajú lídri syntetickej biológie a vizionári, aby priniesli udržateľnejšiu budúcnosť. Pozrime sa, aké nové nápady podnieti technológia Cradle.

Ďakujem Katia Tarasava pre ďalší výskum a správy o tomto článku. Som zakladateľom SynBioBeta a niektoré spoločnosti, o ktorých píšem, vrátane Twist Bioscience, sú sponzormi Konferencia SynBioBeta a týždenný prehľad.