Brooklyn Evolution Startup Melonfrost zbiera 7 milionów dolarów na produkcję większej liczby drobnoustrojów

Dziadek Sama Levina był farmerem ziemniaków w piątym pokoleniu w zachodnim Massachusetts, walczącym o konkurowanie z spadającymi cenami ziemniaków z gospodarstw przemysłowych na Środkowym Zachodzie. Po próbach uprawy wielu innych upraw, zestaw nasion melona przemycony z Puerto Rico zdawał się załatwiać sprawę, kwitnąc w piaszczysto-gliniastej glebie regionu. Te melony były już prawie gotowe do zbioru, dopóki nie nadeszły mrozy i nie zabiły plonów — tak głosi rodzinna legenda.

Levin jest obecnie dyrektorem generalnym i współzałożycielem Melonfrost, start-upu ewolucyjnego z Brooklynu, który łączy własne oprogramowanie i sprzęt, aby sterować ewolucją w zautomatyzowanej pętli zamkniętej. Technologia ma na celu zapewnienie nowatorskiej metody projektowania i produkcji nowych mikroorganizmów na dużą skalę do wszystkiego, od żywności i energii po środki terapeutyczne i materiały syntetyczne - wszystko to jest częścią nie inżynierii ani konstruowania przyszłości, ale raczej rozwój to. „Dla nas chodzi o to, by nie być już w pełni narażonym na kaprysy takich katastrof, jak mróz, metaforycznie być w stanie wytwarzać mrozoodporne melony do dowolnego pożądanego zastosowania” — wyjaśnia.

Różne narzędzia do hodowli drobnoustrojów o określonych cechach do pożądanych zastosowań były historycznie ograniczone przez możliwość skalowania – tworząc wąskie gardło przejścia od edytowanego szczepu do skomercjalizowanego – przy czym wiele metod polegało na stosunkowo drogim i nieco brutalnym zgadywaniu podejścia typu „-and-check” zazwyczaj oparte na mutacjach w sekwencji genetycznej. Zamiast tego, ostatnia runda zalążkowa Melonfrost o wartości 7 milionów dolarów, współprowadzona przez Refactor Capital i Alexandria Venture Investments, potwierdza tezę, że „ewolucja jest i nadal będzie przez długi czas najlepszym projektantem organizmów”, jak to ujął Levin.

U podstaw tego skupienia się na selekcji pod kątem fenotypu leżą sprzęt Melonfrost Evolution Reactor i Maia, jej zastrzeżona platforma programowa. Maia to zestaw algorytmów uczenia maszynowego, które uczą się, jak ewoluują organizmy — w odniesieniu do różnych presji selekcyjnych i warunków środowiskowych, które odnoszą się do mierzonych fenotypów — i iteracyjnie zwracają zestaw instrukcji w postaci dalszych presji selekcyjnych, aby kontynuować ewolucję pożądanego zestaw cech, niezależnie od tego, czy jest to plon, czy mrozoodporność. Te dane wejściowe i wyjściowe łączą Maię z Reaktorem Ewolucyjnym, aparatem do indywidualnego kontrolowania, mierzenia i stosowania tych zakodowanych presji selekcyjnych w celu hodowli tysięcy niezależnych populacji drobnoustrojów na równoległych trajektoriach ewolucyjnych.

Sterowanie ewolucją na dużą skalę jest możliwe dzięki serii innowacji sprzętowych zamkniętych w szeregu modułowych jednostek w reaktorze ewolucji, z których każda zawiera około 250 pojedynczych populacji drobnoustrojów. Dwie platformy, wirtualna i mechaniczna, są splecione razem przez oprogramowanie w chmurze, które zamyka pętlę zautomatyzowanej platformy sterującej ewolucją – dane mierzone przez sprzęt wprowadzane do oprogramowania, instrukcje dostarczane z powrotem do sprzętu poprzez aktualizacje oprogramowania do modelowania – która iteruje aż do pożądanego fenotypu cel zostanie osiągnięty lub pętla zostanie zamknięta. Obecnie cały system prawie mieści się w przestrzeni laboratoryjnej Melonfrost na Brooklynie, ale Levin przedstawia wizję tego interfejsu sprzętowo-programowego jako „biologicznego centrum danych” w postaci magazynu Evolution Reactor.

Ta runda zalążkowa to kolejny krok w kierunku pełnej formy tego ewolucyjnego systemu sterującego — sfinansowanie kolejnej fazy budowy sprzętu Evolution Reactor i skierowanie Melonfrost do pierwszego klienta w obszarze tłuszczów jadalnych w sektorze spożywczym. „Wyżywienie świata bez niszczenia go przy okazji to dziedzina biologii syntetycznej, w której istnieje wiele wąskich gardeł w przejściu od wstępnej budowy do produkcji” — podkreśla Levin. Koncentracja na budowaniu zdrowszego świata poprzez żywność nie jest niczym nowym dla Levina i jego współzałożyciela, szefa działu inżynierii i projektowania oraz przyjaciela z dzieciństwa, Lorena Amdahla-Culletona. W szkole średniej duet założył farmę dla swojej stołówki, aby zwiększyć inwestycje uczniów w społeczność edukacyjną i dążyć do zrównoważonego rozwoju. Pomimo spędzenia lat na studiach licencjackich i magisterskich oddzielonych oceanem i całym krajem, obaj utrzymywali kontakt od Oksfordu po Stanford, gdy studiowali odpowiednio dynamikę ewolucyjną i uczenie się przez wzmacnianie i zaczęli dostrzegać potencjał wypełniania luk w modelach ewolucyjnych za pomocą maszyn narzędzi do nauki, biorąc pod uwagę podobieństwa w ich podstawowej matematyce. Wraz z dwoma innymi przyjaciółmi z dzieciństwa narodził się Melonfrost — napędzany pozytywnym wpływem poprzez syntezę w różnych dziedzinach, od najnowocześniejszego uczenia maszynowego i inżynierii sprzętowej po biologię syntetyczną i precyzyjne niestandardowe oprogramowanie.

„Każde z tych przedsięwzięć wymagałoby dużej wiedzy specjalistycznej, porażki i innowacji, więc robienie tego wszystkiego w tym samym czasie jest dość niezwykłe”, przyznaje Levin, „ale te wyzwania są tak duże, że trzeba wprowadzać innowacje na wielu frontach jednocześnie i integrować bardzo różnych naukowców i inżynierów, aby naprawdę rozwijać przyszłość. Nie chodzi tylko o dążenie do wprowadzenia na rynek nowych molekuł lub chemikaliów; musimy raczej zasadniczo zmienić sposób, w jaki światowe zasoby powstają i przemieszczają się”. Dla Melonfrost celem nie jest ostatecznie budowanie dużych fabryk i wysyłanie w kontenerach. Zamiast tego wizja polega na szybkim, tanim i solidnym wytwarzaniu i optymalizowaniu nowych szczepów – rozciągając się na całą produkcję, aby przełożyć od nauki języka ewolucji do wiarygodnych wyników biologicznych na dużą skalę – bez względu na to, kiedy może nadejść metaforyczny mróz.

Dziękuję Aishani Aatresh za dodatkowe badania i raporty na temat tego artykułu. Jestem założycielem SynBioBeta, a niektóre z firm, o których piszę, są sponsorami Konferencja SynBioBeta i cotygodniowe podsumowanie.