Startup Cradle pozwala projektować niestandardowe białka, po prostu wpisując monit

W bloku jest nowa firma, której misją jest ułatwianie programowania biologii. Dzwonił europejski startup Kolebka wychodzi z ukrycia po zbudowaniu swojej platformy. Właśnie ogłosił rundę finansowania zalążkowego o wartości 5.5 miliona euro (5.4 miliona dolarów). Index Ventures, Stolica pokrewnaoraz aniołów biznesu, w tym Johna Zimmera, współzałożyciela i prezesa LyftLYFT
oraz Emily Leproust, CEO i założycielka Twist Bioscience. Z dwoma ośrodkami – jednym w Delft w Holandii i jednym w Zurychu w Szwajcarii – Cradle obejmuje świat biologii i sztucznej inteligencji, potężną fuzję technologii, która grozi zakłóceniem sposobu, w jaki naukowcy projektują białka.

Nie daj się zwieść pozornie wąskiemu skupieniu się firmy na białkach. To nie tylko coś, co jemy – chociaż inżynieria bezzwierzęce mięso, jaja i nabiał produktów jest rzeczywiście dużym przedmiotem zainteresowania biologii syntetycznej. Białka są również wszechstronnymi maszynami biologicznymi, które stanowią podstawę prawie każdej funkcji w żywych komórkach i mają równie wiele zastosowań poza biologią. Pomyśl o enzymach stosowanych w detergentach, kosmetykach i tekstyliach; lub przeciwciała, które tworzą potężne środki terapeutyczne; lub w rzeczywistości w każdym innym obszarze biotechnologii, w którym białka katalizują reakcje w celu wytworzenia produktów, takich jak chemikalia luzem i specjalistyczne, aromaty i zapachy, biopaliwa, materiały i wiele innych. Istnieją niezliczone zastosowania tych biomolekuł, a firma Cradle chce umożliwić jeszcze większej liczbie aplikacji możliwość projektowania niestandardowych białek, które wykonują wszechstronne zadania.

Współzałożyciel i dyrektor generalny Cradle, Stef van Grieken, sam siebie określa jako „dostawcę dobrego białka”. Ostatnią dekadę spędził pracując m.in Google AI kierując rozwojem kilku aplikacji do uczenia maszynowego, a także przy X, „fabryka księżycowych strzałów” Google, oceniając wykonalność projektów na wczesnym etapie. Podczas swojej kadencji w GoogleGOOG
, zafascynował go język białek – sposób, w jaki sekwencje aminokwasowe przekładają się na określone wzorce fałdowania i tworzą struktury, które pozwalają białkom pełnić swoje wyrafinowane funkcje. Od tego czasu pracował nad pomysłem połączenia technologii przetwarzania języka naturalnego z naszym zrozumieniem, w jaki sposób sekwencja białek przekłada się na funkcję, aby lepiej przewidywać racjonalne projektowanie białek.

Białka projektantów to branża warta wiele miliardów dolarów: przewiduje się, że rynek osiągnie $ 3.9 mld 2024, napędzany w dużej mierze przez terapie oparte na białkach. Ale może być jeszcze większy: istnieje ogromny potencjał rozgałęzienia się na inne obszary biologii syntetycznej, gdyby tylko projektowanie niestandardowych białek nie było takie trudne. Sposób, w jaki obecnie odbywa się inżynieria białek, polega na próbach i błędach w laboratorium, a typowy wskaźnik sukcesu w spełnieniu specyfikacji projektowych wynosi mniej niż 1%. Aby zwiększyć szanse na sukces, biolodzy mogą korzystać z narzędzi programowych, takich jak Rosetta or AlfaFold przewidzieć strukturę białka na podstawie jego sekwencji. Białka zaczynają się jako ciągi aminokwasów, które składają się w kształty 3D, takie jak origami. Ale przewidywanie wzoru fałdowania jest niezwykle złożonym problemem, a program taki jak Rosetta wymaga lat szkolenia i tysięcy komputerów do działania.

Cradle podchodzi do problemu inaczej: używa modelu generatywnego do „odwrotnej inżynierii” białek. Być może słyszałeś lub nawet używałeś modeli generatywnych, takich jak DALL-E które mogą tworzyć nowe obrazy na podstawie opisowych danych wejściowych. Założyciele firmy Cradle myśleli o zastosowaniu tej samej zasady do projektowania nowych architektur białek. Zamiast korzystać z modeli struktury sekwencji, używają algorytmów uczenia maszynowego wyszkolonych na rzeczywistych danych. Użytkownik może określić, jaki rodzaj białka chce zaprojektować, a platforma dostarczy listę możliwych sekwencji, które mogą stworzyć tę strukturę. A najlepsze jest to, że nie musisz być ekspertem od uczenia maszynowego, aby z niego korzystać:

„Samouczące się, samodoskonalące się generatywne modele uczenia maszynowego firmy Cradle wykorzystują najnowsze postępy w „przetwarzaniu języka naturalnego”, aby przewidzieć, które części kodu genetycznego białka biolog będzie musiał zmienić, znacznie zwiększając szanse naukowca na osiągnięcie pozytywnych wyników eksperymentalnych bez potrzeba zaplecza uczenia maszynowego”, powiedział CEO w komunikacie prasowym. „Dzięki tej metodzie firma Cradle wierzy, że może skrócić czas i obniżyć koszty wprowadzenia produktu biologii syntetycznej na rynek o rząd wielkości”.

Obecnie większość firm biotechnologicznych i zajmujących się biologią syntetyczną jest pozostawiona sama sobie, jeśli chodzi o inżynierię białek. Główni gracze w dziedzinie inżynierii białek obejmują Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
i Bio-Rad, a także mniejsze firmy, takie jak KodeksCDXS
, Genscript, Karibu Biosciences, Arzedai potrawy niemożliwe. Ale dla wielu firm zajmujących się biologią syntetyczną inżynieria białek jest środkiem do celu, a to, na czym naprawdę się skupiają, to dalsze zastosowania niestandardowych białek. Cradle chce zapewnić im narzędzie, które zwiększy ich szanse na sukces: „Chcemy pomóc zespołom w opracowywaniu białek przy mniejszej liczbie i bardziej udanych eksperymentach” – powiedział Stef.

Sama Cradle nie jest ani firmą zajmującą się biologią syntetyczną, ani uczeniem maszynowym – obie są. „Nie chcieliśmy być tylko firmą zajmującą się uczeniem maszynowym; naprawdę trzeba też rozumieć biologię” — powiedział Stef. Z doświadczeniem w technologii uczenia maszynowego i doskonałymi umiejętnościami laboratoryjnymi, które członkowie ich zespołu przenieśli z firm takich jak Google, IBMIBM
, Zymergen i Perfect Day, zaledwie 13-osobowy zespół Cradle zbudował platformę roboczą w niecały rok. Nie ma wielu innych firm w tej przestrzeni. Bio Cyrusa założona przez programistę Rosetty, Davida Bakera, profesora na University of Washington, jest kolejnym, który wykorzystuje projektowanie białek wspomagane przez sztuczną inteligencję do opracowywania nowych terapii.

Aby dopasować się do różnorodnych środowisk zespołu Cradle, firma przyciągnęła inwestorów z różnych dziedzin technologii, w tym założyciela firmy zajmującej się syntezą DNA, Twist Bioscience, Emily Leproust i prezesa Lyft, Johna Zimmera. Zainteresowanie ze strony firmy oferującej przejazdy może być początkowo zaskakujące; ale wiele postępów w uczeniu maszynowym pochodzi z innych dziedzin technologii. Sam współzałożyciel firmy, Jelle Prins, pochodził z UberaUBER
i był zaangażowany w projektowanie i tworzenie pierwszych aplikacji dla wielu odnoszących sukcesy firm, takich jak Uber i Booking.com.

I tak się dzieje, gdy różne obszary deep tech zderzają się: rodzi się galaktyka nowych możliwości. Stef wyobraża sobie, jak jego firma wspiera innowacje w dziedzinie biologii syntetycznej w dziedzinie chemikaliów i składników, materiałoznawstwa i inżynierii oraz w innych obszarach: „Mamy nadzieję, że staniemy się katalizatorem dla powstania wielu innych firm, ponieważ rynek powinien spaść. Jeśli uda ci się zbudować bioprodukt z zespołem 15 osób w ciągu kilku lat i za zaledwie kilka milionów dolarów, to będzie sukces”.

Oprogramowanie Cradle jest już używane przez kilka firm, które chcą je rozpowszechniać jak najszerzej. Dlatego platforma jest bezpłatna dla naukowców. Cradle oferuje również przyjazne warunki własności intelektualnej, dzięki którym użytkownicy nie muszą płacić tantiem za jakiekolwiek produkty opracowane przy użyciu platformy, a także pełną prywatność i bezpieczeństwo w celu ochrony tajemnic handlowych. „Chcemy, aby wszyscy mogli zdemokratyzować inżynierię białek”, to wizja CEO firmy Cradle. Stef będzie przemawiać na przyszłorocznej konferencji SynBioBeta, miejscu, w którym liderzy i wizjonerzy biologii syntetycznej gromadzą się, aby zapewnić bardziej zrównoważoną przyszłość. Zobaczmy, jakie nowe pomysły zainspiruje technologia Cradle.

Dziękuję Katia Tarasawa za dodatkowe badania i raportowanie tego artykułu. Jestem założycielem SynBioBeta, a niektóre firmy, o których piszę, w tym Twist Bioscience, są sponsorami Konferencja SynBioBeta i cotygodniowe podsumowanie.