Startup Cradle Membolehkan Anda Mereka Bentuk Protein Tersuai Dengan Hanya Menaip Sejurus

Terdapat sebuah syarikat baru di blok yang misinya adalah untuk menjadikan biologi pengaturcaraan mudah. Syarikat permulaan Eropah memanggil Cradle muncul daripada senyap selepas membina platform mereka. Ia baru sahaja mengumumkan pusingan pembiayaan benih €5.5 juta ($5.4m) yang diketuai oleh Ventures Index, Modal Kerabat, dan pelabur malaikat termasuk John Zimmer, pengasas bersama dan presiden LyftLYFT
, dan Emily Leproust, Ketua Pegawai Eksekutif dan pengasas Putar Biosains. Dengan dua tapak - satu di Delft, Belanda, dan satu adalah Zurich, Switzerland, - Cradle sedang menjangkau dunia biologi dan kecerdasan buatan, gabungan teknologi berkuasa yang mengancam untuk mengganggu cara saintis mereka bentuk protein.

Jangan tertipu dengan tumpuan syarikat yang nampak sempit terhadap protein. Mereka bukan sekadar sesuatu yang kita makan – walaupun kejuruteraan daging, telur dan tenusu tanpa haiwan produk sememangnya menjadi tumpuan besar biologi sintetik. Protein juga merupakan mesin biologi serba boleh yang menyokong setiap hampir berfungsi dalam sel hidup dan mempunyai penggunaan yang sama banyak di luar biologi. Fikirkan enzim yang digunakan dalam detergen, kosmetik dan tekstil; atau antibodi yang membuat terapeutik yang kuat; atau, sebenarnya, mana-mana bidang bioteknologi lain yang mana protein memangkinkan tindak balas untuk menghasilkan produk seperti bahan kimia pukal dan khusus, perisa dan pewangi, biofuel, bahan dan banyak lagi. Terdapat banyak kegunaan untuk biomolekul ini, dan Cradle ingin mendayakan lebih banyak aplikasi dengan keupayaan untuk mereka bentuk protein tersuai yang melaksanakan tugas serba boleh.

Pengasas bersama dan Ketua Pegawai Eksekutif Cradle, Stef van Grieken ialah "penyalur protein halus" yang digambarkan sendiri. Dia menghabiskan dekad terakhir bekerja di Google AI menerajui pembangunan beberapa aplikasi pembelajaran mesin, serta di X, "kilang moonshot" Google, menilai kebolehlaksanaan projek peringkat awal. Semasa beliau berkhidmat di GoogleGOOG
, dia menjadi terpesona dengan bahasa protein - bagaimana urutan asid amino diterjemahkan ke dalam corak lipatan tertentu dan membentuk struktur yang membolehkan protein menjalankan fungsi canggihnya. Sejak itu, beliau telah mengusahakan idea untuk menggabungkan teknologi pemprosesan bahasa semula jadi dengan pemahaman kami tentang cara urutan protein diterjemahkan ke dalam fungsi untuk membuat ramalan yang lebih baik untuk reka bentuk protein yang rasional.

Protein pereka ialah industri berbilion dolar: pasaran dijangka mencapai $ 3.9 bilion menjelang 2024, didorong sebahagian besarnya oleh terapeutik berasaskan protein. Tetapi ia boleh menjadi lebih besar: terdapat potensi besar untuk bercabang ke bidang biologi sintetik yang lain, jika mereka bentuk protein tersuai tidak begitu sukar. Cara kejuruteraan protein dilakukan pada masa ini adalah melalui percubaan dan kesilapan dalam makmal, dan kadar kejayaan biasa untuk mencapai spesifikasi reka bentuk adalah kurang daripada 1%. Untuk meningkatkan peluang kejayaan, ahli biologi boleh menggunakan alat perisian seperti Rosetta or AlphaFold untuk meramal struktur protein berdasarkan urutannya. Protein bermula hanya sebagai rentetan asid amino yang dilipat menjadi bentuk 3D seperti origami. Tetapi meramalkan corak lipatan adalah masalah yang sangat kompleks, dan program seperti Rosetta memerlukan latihan bertahun-tahun dan beribu-ribu komputer untuk dijalankan.

Cradle menghampiri masalah secara berbeza: mereka menggunakan model generatif untuk "jurutera terbalik" protein. Anda mungkin pernah mendengar atau menggunakan model generatif seperti SLAB yang boleh mencipta imej baharu berdasarkan input deskriptif. Pengasas Cradle berfikir untuk menggunakan prinsip yang sama untuk mereka bentuk seni bina protein baharu. Daripada menggunakan model struktur jujukan, mereka menggunakan algoritma pembelajaran mesin yang dilatih pada data sebenar. Pengguna boleh menentukan jenis protein yang mereka mahu reka bentuk, dan platform akan menyediakan senarai urutan yang mungkin yang boleh mencipta struktur tersebut. Dan bahagian yang terbaik ialah – anda tidak perlu menjadi pakar pembelajaran mesin untuk menggunakannya:

“Model pembelajaran mesin generatif Cradle yang mengajar kendiri, meningkatkan kendiri menggunakan kemajuan terkini dalam 'pemprosesan bahasa semula jadi' untuk meramalkan bahagian mana kod genetik protein yang perlu diubah oleh ahli biologi, meningkatkan dengan ketara peluang saintis mencapai keputusan eksperimen yang positif tanpa memerlukan latar belakang pembelajaran mesin”, kata Ketua Pegawai Eksekutif itu dalam kenyataan akhbar. "Melalui kaedah ini, Cradle percaya ia boleh mengurangkan masa dan kos mendapatkan produk biologi sintetik untuk dipasarkan mengikut urutan magnitud."

Hari ini, kebanyakan syarikat bioteknologi dan biologi sintetik diserahkan kepada peranti mereka sendiri apabila ia berkaitan dengan protein kejuruteraan. Pemain utama dalam bidang kejuruteraan protein termasuk Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, dan Bio-Rad, serta syarikat yang lebih kecil seperti CodexisCDXS
, Genskrip, Caribou Biosains, Arzeda, dan Makanan Mustahil. Tetapi bagi kebanyakan syarikat biologi sintetik, kejuruteraan protein adalah cara untuk mencapai matlamat, dan perkara yang mereka benar-benar fokuskan ialah aplikasi hiliran protein tersuai. Cradle ingin memberikan mereka alat untuk meningkatkan peluang kejayaan mereka: "Kami mahu membantu pasukan merekayasa protein dengan lebih sedikit percubaan yang berjaya," kata Stef.

Cradle sendiri bukanlah biologi sintetik mahupun syarikat pembelajaran mesin - kedua-duanya. “Kami tidak mahu menjadi hanya sebuah syarikat pembelajaran mesin; awak kena faham biologi juga,” kata Stef. Dengan kepakaran dalam teknologi pembelajaran mesin dan kemahiran makmal unggul yang dibawa oleh ahli pasukan mereka daripada syarikat seperti Google, IBMIBM
, Zymergen dan Perfect Day, pasukan Cradle hanya 13 orang telah membina platform kerja dalam masa kurang setahun. Tidak banyak syarikat lain dalam ruang ini. Bio Cyrus diasaskan oleh pembangun Rosetta, David Baker, seorang profesor di Universiti Washington, adalah satu lagi yang menggunakan reka bentuk protein bantuan AI untuk membangunkan terapeutik baru.

Untuk memadankan latar belakang pasukan Cradle yang pelbagai, syarikat itu telah menarik pelabur dari pelbagai bidang teknologi, termasuk pengasas syarikat sintesis DNA Twist Bioscience Emily Leproust dan presiden Lyft John Zimmer. Minat daripada syarikat ride share mungkin mengejutkan pada mulanya; tetapi banyak kemajuan dalam pembelajaran mesin telah datang dari bidang teknologi yang lain. Pengasas bersama syarikat Jelle Prins sendiri berasal dari UberUBER
dan terlibat dalam mereka bentuk dan membina apl pertama untuk banyak syarikat yang berjaya seperti Uber dan Booking.com.

Dan itulah yang berlaku apabila kawasan yang berbeza berteknologi mendalam berlanggar: galaksi kemungkinan baru dilahirkan. Stef membayangkan syarikatnya memperkasakan inovasi biologi sintetik dalam ruang kimia dan ramuan, sains bahan dan kejuruteraan, dan bidang lain: “Semoga kami akan menjadi pemangkin kepada lebih banyak syarikat yang akan dibina kerana kos mendapatkan [produk] pasaran sepatutnya turun. Jika anda boleh membina produk berasaskan bio dengan pasukan 15 orang dalam beberapa tahun dan hanya beberapa juta dolar, itu akan menjadi satu kejayaan.

Perisian Cradle sudah digunakan oleh beberapa syarikat, dan mereka mahu mengedarkannya seluas mungkin. Inilah sebabnya mengapa platform ini percuma untuk digunakan untuk ahli akademik. Cradle juga menawarkan syarat IP yang mesra, di mana pengguna tidak perlu membayar royalti ke atas mana-mana produk yang dibangunkan menggunakan platform, serta privasi dan keselamatan yang lengkap untuk melindungi rahsia perdagangan. "Kami mahu menyediakannya kepada semua orang untuk mendemokrasikan kejuruteraan protein," adalah visi Ketua Pegawai Eksekutif Cradle. Stef akan berucap pada persidangan SynBioBeta tahun depan, tempat di mana pemimpin biologi sintetik dan berwawasan berkumpul untuk membawa masa depan yang lebih mampan. Mari lihat jenis idea baharu yang akan diilhamkan oleh teknologi Cradle.

Terima kasih kepada Katia Tarasava untuk penyelidikan dan pelaporan tambahan mengenai artikel ini. Saya ialah pengasas SynBioBeta, dan beberapa syarikat yang saya tulis, termasuk Twist Bioscience, adalah penaja kepada Persidangan SynBioBeta and penghadaman mingguan.