Startup Cradle vám umožní navrhnout vlastní proteiny pouhým zadáním výzvy

Na bloku je nová společnost, jejímž posláním je usnadnit programování biologie. Ozval se evropský startup Kolébka se vynořuje ze stealth poté, co vybudoval svou platformu. Právě oznámila počáteční kolo počátečního financování ve výši 5.5 milionu EUR (5.4 milionu USD) vedené společností Index Ventures, Rodný kapitála andělští investoři včetně Johna Zimmera, spoluzakladatele a prezidenta společnosti LyftLYFT
a Emily Leproust, generální ředitelka a zakladatelka společnosti Twist Bioscience. Se dvěma pobočkami – jedním v nizozemském Delftu a jedním je švýcarský Curych – Cradle zasahuje do světa biologie a umělé inteligence, což je silná fúze technologií, která hrozí narušit způsob, jakým vědci navrhují proteiny.

Nenechte se oklamat zdánlivě úzkým zaměřením společnosti na proteiny. Nejsou jen něčím, co jíme – i když inženýrství maso, vejce a mléčné výrobky bez zvířat produktů je skutečně velkým středobodem syntetické biologie. Proteiny jsou také všestranné biologické stroje, které podporují každou téměř funkci v živých buňkách a mají stejně mnoho využití mimo biologii. Vzpomeňte si na enzymy používané v pracích prostředcích, kosmetice a textiliích; nebo protilátky, které tvoří silná terapeutika; nebo ve skutečnosti jakákoli jiná oblast biotechnologie, kde proteiny katalyzují reakce za vzniku produktů, jako jsou sypké a speciální chemikálie, příchutě a vůně, biopaliva, materiály a další. Tyto biomolekuly mají nespočet využití a Cradle chce umožnit ještě více aplikací s možností navrhovat vlastní proteiny, které plní všestranné úkoly.

Spoluzakladatel a generální ředitel Cradle Stef van Grieken je sám o sobě „dodavatel kvalitních bílkovin“. Posledních deset let pracoval v AI Google vedoucí vývoje několika aplikací strojového učení, stejně jako at X, „továrna na měsíční snímky“ společnosti Google, posouzení proveditelnosti projektů v rané fázi. Během svého působení ve společnosti GoogleGOOG
, byl fascinován řečí proteinů – tím, jak se aminokyselinové sekvence překládají do specifických vzorců skládání a vytvářejí struktury, které umožňují proteinům vykonávat jejich sofistikované funkce. Od té doby pracuje na myšlence spojit technologii zpracování přirozeného jazyka s naším chápáním toho, jak se proteinová sekvence převádí do funkce, aby bylo možné lépe předpovídat racionální návrh proteinů.

Designové proteiny jsou multimiliardovým odvětvím: předpokládá se, že trh dosáhne $ 3.9 miliard 2024, poháněné z velké části terapeutiky na bázi proteinů. Ale mohl by být ještě větší: existuje obrovský potenciál pro rozvětvení do dalších oblastí syntetické biologie, pokud by nebylo tak obtížné navrhnout vlastní proteiny. Proteinové inženýrství se v současnosti provádí metodou pokusů a omylů v laboratoři a typická úspěšnost dosažení specifikací návrhu je menší než 1 %. Ke zvýšení šancí na úspěch mohou biologové používat softwarové nástroje jako např Rosetta or AlphaFold předpovídat strukturu proteinu na základě jeho sekvence. Proteiny začínají jako pouhé řetězce aminokyselin, které se skládají do 3D tvarů jako origami. Ale předvídání vzoru skládání je neuvěřitelně složitý problém a program jako Rosetta vyžaduje roky tréninku a tisíce počítačů ke spuštění.

Cradle přistupuje k problému jinak: používají generativní model pro „reverzní inženýrství“ proteinů. Možná jste slyšeli nebo dokonce používali generativní modely jako DALL-E které mohou vytvářet nové obrázky na základě popisného vstupu. Zakladatelé Cradle uvažovali o použití stejného principu při navrhování nových proteinových architektur. Namísto použití modelů sekvenční struktury používají algoritmy strojového učení trénované na skutečných datech. Uživatel může určit, jaký druh proteinu chce navrhnout, a platforma mu poskytne seznam možných sekvencí, které mohou tuto strukturu vytvořit. A nejlepší na tom je – nemusíte být expert na strojové učení, abyste to mohli používat:

„Cradlovy samoučící se, sebezdokonalující se modely generativního strojového učení čerpají z nedávných pokroků ve ‚zpracování přirozeného jazyka‘, aby předpověděli, které části genetického kódu proteinu bude muset biolog změnit, čímž se výrazně zlepší šance vědců na dosažení pozitivních experimentálních výsledků bez potřeba zázemí pro strojové učení,“ uvedl generální ředitel v tiskové zprávě. "Prostřednictvím této metody Cradle věří, že může řádově zkrátit čas a náklady na uvedení produktu syntetické biologie na trh."

Dnes je většina biotechnologických a syntetických biologických společností ponechána svému osudu, pokud jde o inženýrství proteinů. Hlavní hráči v oblasti proteinového inženýrství zahrnují Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, a Bio-Rad, stejně jako menší společnosti jako CodexisCDXS
, Genscript, Caribou Biosciences, Arzedaa Impossible Foods. Ale pro mnoho společností zabývajících se syntetickou biologií je proteinové inženýrství prostředkem k dosažení cíle a to, na co se skutečně zaměřují, jsou následné aplikace vlastních proteinů. Cradle jim chce poskytnout nástroj, který zlepší jejich šance na úspěch: „Chceme týmům pomoci navrhnout proteiny s menším počtem a úspěšnějšími experimenty,“ řekl Stef.

Cradle sám o sobě není ani syntetická biologie, ani společnost zaměřená na strojové učení – obojí je. „Nechtěli jsme být jen společností zaměřenou na strojové učení; opravdu musíte rozumět i biologii,“ řekl Stef. Díky odborným znalostem technologie strojového učení a vynikajícím laboratorním dovednostem, které si členové jejich týmu přinesli ze společností jako Google, IBMIBM
, Zymergen a Perfect Day, tým Cradle složený z pouhých 13 lidí vybudoval pracovní platformu za méně než rok. V tomto prostoru není mnoho jiných společností. Cyrus Bio Společnost Rosetta, kterou založil vývojář společnosti Rosetta David Baker, profesor na Washingtonské univerzitě, je další z nich, která využívá proteinový design podporovaný umělou inteligencí pro vývoj nových terapeutik.

Aby společnost odpovídala různorodému zázemí týmu Cradle, přilákala investory z různých oblastí techniky, včetně zakladatele společnosti Twist Bioscience pro syntézu DNA Emily Leproust a prezidenta společnosti Lyft Johna Zimmera. Zájem ze strany spolujezdecké společnosti může být zpočátku překvapivý; ale mnoho pokroků ve strojovém učení přišlo z jiných oblastí techniky. Z Uberu pocházel sám spoluzakladatel společnosti Jelle PrinsUBER
a podílel se na navrhování a budování prvních aplikací pro mnoho úspěšných společností jako Uber a Booking.com.

A to je to, co se stane, když různé oblasti hluboké tech srazit se: rodí se galaxie nových možností. Stef si představuje, že jeho společnost posílí inovace v oblasti syntetické biologie v oblasti chemických látek a přísad, materiálové vědy a inženýrství a dalších oblastech: „Doufáme, že budeme katalyzátorem pro mnoho dalších společností, které budou vybudovány, protože náklady na získání [produktů] trh by měl jít dolů. Pokud dokážete vytvořit biologický produkt s týmem 15 lidí za pár let a jen za pár milionů dolarů, byl by to úspěch.“

Software Cradle již používá několik společností a chtějí jej co nejvíce distribuovat. To je důvod, proč je platforma pro akademiky zdarma. Cradle také nabízí přátelské podmínky IP, kdy uživatelé nemusí platit licenční poplatky za žádné produkty vyvinuté pomocí platformy, stejně jako úplné soukromí a zabezpečení pro ochranu obchodních tajemství. „Chceme to zpřístupnit každému, aby mohl demokratizovat proteinové inženýrství,“ je vize generálního ředitele Cradle. Stef vystoupí příští rok na konferenci SynBioBeta, na místě, kde se scházejí vůdci syntetické biologie a vizionáři, aby přinesli udržitelnější budoucnost. Podívejme se, jaké nové nápady technologie Cradle inspiruje.

Děkuji Katia Tarasava pro další výzkum a zprávy o tomto článku. Jsem zakladatelem SynBioBeta a některé společnosti, o kterých píšu, včetně Twist Bioscience, jsou sponzory Konference SynBioBeta a týdenní přehled.