Startup Cradle ви позволява да проектирате персонализирани протеини, като просто въведете подкана

В блока има нова компания, чиято мисия е да улесни програмирането по биология. Европейският стартъп се обади люлка излиза от стелт, след като изгради своята платформа. Току-що обяви кръг от първоначално финансиране от 5.5 милиона евро (5.4 милиона долара), воден от Index Ventures, Сроден капитал, и ангели инвеститори, включително Джон Зимър, съосновател и президент на LyftLyft
, и Емили Лепруст, главен изпълнителен директор и основател на Twist Bioscience. С два сайта – един в Делфт, Холандия, и един в Цюрих, Швейцария – Cradle се намира в света на биологията и изкуствения интелект, мощно сливане на технологии, което заплашва да наруши начина, по който учените проектират протеини.

Не се заблуждавайте от привидно тесния фокус на компанията върху протеините. Те не са просто нещо, което ядем – макар и инженерни месо, яйца и млечни продукти без животни продукти наистина е голям фокус на синтетичната биология. Протеините също са многофункционални биологични машини, които са в основата на почти всяка функция в живите клетки и имат също толкова много приложения извън биологията. Помислете за ензимите, използвани в перилни препарати, козметика и текстил; или антитела, които правят мощни терапевтици; или всъщност всяка друга област на биотехнологиите, където протеините катализират реакции за производство на продукти като насипни и специални химикали, аромати и аромати, биогорива, материали и др. Има безброй приложения за тези биомолекули и Cradle иска да активира още повече приложения с възможност за проектиране на персонализирани протеини, които изпълняват разнообразни задачи.

Съоснователят и главен изпълнителен директор на Cradle Stef van Grieken е самоопределящ се като „доставчик на фин протеин“. Той прекара последното десетилетие, работейки в Google AI ръководейки разработването на няколко приложения за машинно обучение, както и на X, „фабриката за лунни изстрели“ на Google, оценка на осъществимостта на проекти в ранен етап. По време на мандата си в GoogleGOOG
, той се очарова от езика на протеините – как аминокиселинните последователности се превеждат в специфични модели на сгъване и образуват структури, които позволяват на протеините да изпълняват своите сложни функции. Оттогава той работи върху идеята да комбинира технологията за обработка на естествен език с нашето разбиране за това как протеиновата последователност се превръща във функция, за да направи по-добри прогнози за рационален дизайн на протеини.

Дизайнерските протеини са индустрия за милиарди долари: очаква се пазарът да достигне $ 3.9 милиарди от 2024, задвижвани до голяма степен от базирани на протеини терапевтици. Но може да бъде още по-голямо: има огромен потенциал за разклоняване в други области на синтетичната биология, само ако проектирането на персонализирани протеини не беше толкова трудно. Начинът, по който в момента се прави протеиновото инженерство, е чрез проба и грешка в лабораторията и типичният процент на успех за постигане на спецификациите на дизайна е по-малко от 1%. За да увеличат шансовете за успех, биолозите могат да използват софтуерни инструменти като Rosetta or AlphaFold да се предвиди структурата на протеина въз основа на неговата последователност. Протеините започват като просто низове от аминокиселини, които се сгъват в 3D форми като оригами. Но предвиждането на модела на сгъване е невероятно сложен проблем и програма като Rosetta изисква години обучение и хиляди компютри, за да работи.

Cradle подхожда към проблема по различен начин: те използват генеративен модел за „обратен инженеринг“ на протеини. Може да сте чували или дори да сте използвали генеративни модели като DALL-E които могат да създават нови изображения на базата на описателен вход. Основателите на Cradle смятаха да приложат същия принцип за проектиране на нови протеинови архитектури. Вместо да използват модели на структура на последователност, те използват алгоритми за машинно обучение, обучени върху реални данни. Потребителят може да посочи какъв вид протеин иска да проектира и платформата ще предостави списък с възможни последователности, които могат да създадат тази структура. И най-добрата част е – не е нужно да сте експерт по машинно обучение, за да го използвате:

„Самообучаващите се, самоусъвършенстващи се генеративни модели на машинно обучение на Cradle се основават на последните постижения в „обработката на естествения език“, за да предвидят кои части от генетичния код на протеин биологът ще трябва да промени, което значително подобрява шансовете на учения да постигне положителни експериментални резултати без нужда от опит в машинното обучение“, каза главният изпълнителен директор в прессъобщение. „Чрез този метод Cradle вярва, че може да намали времето и разходите за пускане на пазара на синтетичен биологичен продукт с един порядък.“

Днес повечето компании за биотехнологии и синтетична биология са оставени на собствените си устройства, когато става въпрос за инженерни протеини. Основни играчи в областта на протеиновото инженерство включват Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, и Bio-Rad, както и по-малки компании като КодексисCDXS
, Genscript, Caribou Biosciences, Арзеда, и невъзможни храни. Но за много компании за синтетична биология протеиновото инженерство е средство за постигане на цел и това, върху което те наистина се фокусират, са приложенията надолу по веригата на персонализирани протеини. Cradle иска да им предостави инструмент за подобряване на шансовете им за успех: „Искаме да помогнем на екипите да проектират протеини с по-малко и по-успешни експерименти“, каза Стеф.

Самата Cradle не е нито компания за синтетична биология, нито за машинно обучение – и двете са. „Не искахме да бъдем просто компания за машинно обучение; наистина трябва да разбирате и биологията“, каза Стеф. С опит в технологиите за машинно обучение и превъзходни лабораторни умения, които членовете на екипа им са донесли от компании като Google, IBMIBM
, Zymergen и Perfect Day, екипът на Cradle от само 13 души изгради работеща платформа за по-малко от година. Няма много други компании в това пространство. Сайръс Био основана от разработчика на Rosetta Дейвид Бейкър, професор във Вашингтонския университет, е друга, която използва AI-подпомогнат протеинов дизайн за разработване на нови терапевтични средства.

За да съответства на разнообразния опит на екипа на Cradle, компанията привлече инвеститори от различни области на технологиите, включително основателя на компанията за синтез на ДНК Twist Bioscience Емили Лепруст и президента на Lyft Джон Зимър. Интересът от страна на компанията за споделено пътуване може да е изненадващ в началото; но много от напредъка в машинното обучение идва от други области на технологиите. Самият съосновател на компанията Йеле Принс идва от UberUber
и участва в проектирането и изграждането на първите приложения за много успешни компании като Uber и Booking.com.

И това се случва, когато различни области на дълбоки технологии сблъсък: ражда се галактика от нови възможности. Стеф предвижда неговата компания да даде възможност за иновации в синтетичната биология в областта на химикалите и съставките, науката за материалите и инженерството и други области: „Надяваме се, че ще бъдем катализатор за много повече компании, които ще бъдат изградени, защото разходите за получаване на [продукти] до пазарът трябва да падне. Ако можете да създадете продукт на био основа с екип от 15 души за няколко години и само няколко милиона долара, това би било успех.

Софтуерът на Cradle вече се използва от няколко компании и те искат да го разпространят възможно най-широко. Ето защо платформата е безплатна за използване от академичните среди. Cradle също предлага приятелски IP условия, при които потребителите не трябва да плащат възнаграждения за продукти, разработени с помощта на платформата, както и пълна поверителност и сигурност за защита на търговските тайни. „Искаме да го направим достъпно за всички, за да демократизираме протеиновото инженерство“, е визията на главния изпълнителен директор на Cradle. Стеф ще говори на конференцията SynBioBeta следващата година, мястото, където лидерите и визионерите на синтетичната биология се събират, за да създадат по-устойчиво бъдеще. Нека да видим какви нови идеи ще вдъхнови технологията на Cradle.

Благодаря ви за Катя Тарасава за допълнителни изследвания и докладване на тази статия. Аз съм основателят на SynBioBeta и някои от компаниите, за които пиша, включително Twist Bioscience, са спонсори на Конференция SynBioBeta намлява седмичен дайджест.