הסטארט-אפ של Brooklyn Evolution Melonfrost מגייס 7 מיליון דולר כדי לייצר עוד מיקרובים

סבו של סם לוין היה דור חמישי לחקלאי תפוחי אדמה במערב מסצ'וסטס, שנאבק להתחרות בהורדת מחירי תפוחי האדמה מחוות תעשייתיות במערב התיכון. לאחר שניסה לגדל מספר יבולים אחרים, נראה היה שסט של זרעי מלון שהוברח מפורטו ריקו עשה את העבודה, משגשג באדמת החמר החולית של האזור. המלונים האלה היו כמעט בשלים לקציר, עד שכפור נכנס והרג את היבול - כך מספרת האגדה המשפחתית.

לוין הוא כעת מנכ"ל ומייסד שותף של Melonfrost, סטארט-אפ אבולוציה מבוסס ברוקלין המשלב את התוכנה והחומרה הקניינית שלו כדי לכוון את האבולוציה בלולאה סגורה אוטומטית. הטכנולוגיה שואפת לספק שיטה חדשה לתכנון וייצור של חיידקים חדשים בקנה מידה של כל דבר, החל ממזון ואנרגיה ועד טיפולים וחומרים סינתטיים - הכל חלק מהנדסה או בניית העתיד, אלא, גדל זה. "עבורנו, זה כבר לא להיות לגמרי בגחמה של אסונות כמו כפור, באופן מטפורי להיות מסוגלים לייצר מלונים עמידים לכפור לכל שימוש הרצוי שיהיה", הוא מסביר.

כלים שונים לגידול חיידקים עם תכונות ספציפיות לשימושים רצויים הוגבלו היסטורית על ידי היכולת לבצע קנה מידה - יצירת צוואר בקבוק של מעבר מזן ערוך לזן ממוסחר - כאשר שיטות רבות לעשות זאת מסתמכות על ניחוש יקר יחסית וקצת גס גישות בדיקה המבוססות בדרך כלל על מוטציות ברצף גנטי. במקום זאת, סבב הסיד האחרון של Melonfrost של 7 מיליון דולר, בהובלת משותפת של Refactor Capital ו-Alexandria Venture Investments, תומך בתזה ש"האבולוציה היא ועודנה תהיה, במשך זמן רב, המעצב הטוב ביותר של אורגניזמים", כדברי לוין.

בליבת ההתמקדות הזו בבחירת הפנוטיפ נמצאים חומרת ה-Evolution Reactor של Melonfrost ו-Maia, פלטפורמת התוכנה הקניינית שלה. Maia היא חבילה של אלגוריתמים של למידת מכונה הלומדים כיצד אורגניזמים מתפתחים - בהתייחס ללחצי בחירה ותנאי סביבה שונים בהתייחסות לפנוטיפים נמדדים - ומחזירים באופן איטרטיבי סט הוראות בצורה של לחצי בחירה נוספים כדי להמשיך ולפתח פתרון רצוי סט תכונות, בין אם תשואה או עמידות לכפור. נתוני הקלט והפלט הללו מחברים את מאיה לכור האבולוציה, המנגנון לשליטה, מדידה ויישום של לחצי הבחירה המקודדים הללו כדי לטפח אלפי אוכלוסיות מיקרוביאליות עצמאיות במסלולים אבולוציוניים מקבילים.

היגוי אבולוציה בקנה מידה מתאפשר על ידי סדרה של חידושי חומרה המוקפים במערך של יחידות מודולריות בכור האבולוציה, שכל אחת מהן מכילה כ-250 אוכלוסיות מיקרוביאליות בודדות. שתי הפלטפורמות, הווירטואליות והמכניות, שזורות יחד על ידי תוכנת ענן שסוגרת את הלולאה של פלטפורמת ההיגוי האוטומטית של האבולוציה - נתונים הנמדדים על ידי חומרה המוזנת לתוכנה, הוראות שהועברו חזרה לחומרה באמצעות עדכונים לתוכנת מידול - אשר חוזרת עד לפנוטיפי הרצוי המטרה הושגה או שהלולאה כבויה. נכון לעכשיו, המערכת כולה כמעט מתאימה לחלל המעבדה של Melonfrost בברוקלין, אבל לוין מנסח את החזון של ממשק חומרה-תוכנה זה כ"מרכז נתונים ביולוגי" בצורה של מחסן Evolution Reactor.

סבב הזרע הזה הוא הצעד הבא לקראת הצורה המלאה של מערכת ההיגוי האבולוציונית הזו - מימון השלב הבא של בניית חומרת ה-Evolution Reactor והעברת Melonfrost לעבר הלקוח הראשון שלה בתחום שומני המאכל של מגזר המזון. "להאכיל את העולם מבלי להרוס אותו בתהליך זה תחום של ביולוגיה סינתטית במיוחד שבו יש הרבה צווארי בקבוק במעבר מהבנייה הראשונית לייצור", מדגיש לוין. ההתמקדות הזו בבניית עולם בריא יותר באמצעות אוכל אינה חדשה עבור לוין והמייסד השותף שלו, ראש הנדסה ועיצוב, וחברת הילדות, לורן אמדהל-קולטון. בתיכון, הצמד הקים חווה לקפיטריה שלהם כדי להגדיל את ההשקעה של התלמידים בקהילה הלומדת ולדחוף לכיוון קיימות. למרות שבילו שנות לימודים לתואר ראשון ושני המופרדים על ידי אוקיינוס ​​ומדינה שלמה, השניים שמרו על קשר מאוקספורד ועד סטנפורד בזמן שלמדו דינמיקה אבולוציונית ולמידת חיזוק, בהתאמה, והחלו להבחין בפוטנציאל למילוי פערים במודלים אבולוציוניים באמצעות מכונה. כלי למידה שקיבלו דמיון במתמטיקה הבסיסית שלהם. עם שני חברי ילדות נוספים, Melonfrost נולד - מונע על ידי יצירת השפעה חיובית על ידי סינתזה על פני תחומים שונים, החל מלמידת מכונה חדשנית והנדסת חומרה ועד ביולוגיה סינתטית וכלי תוכנה מותאמים אישית מדויקים.

"כל אחד מהמאמצים האלה ידרוש הרבה מומחיות, כישלון וחדשנות, אז זה קצת יוצא דופן לעשות את כל אלה בו-זמנית", מודה לוין, "אבל האתגרים האלה כל כך גדולים שאתה צריך לחדש בכמה חזיתות בו-זמנית ולשלב סוגים שונים מאוד של מדענים ומהנדסים כדי באמת להצמיח את העתיד. לא מדובר רק בשאיפה להביא מולקולות או כימיקלים חדשים לשוק; במקום זאת, עלינו לשנות מהיסוד את האופן שבו משאבי העולם נוצרים ומסתובבים". עבור Melonfrost, המטרה היא לא לבנות בסופו של דבר במפעלים גדולים ולשלוח במכולות מטען. במקום זאת, החזון הוא לייצר במהירות, בזול ובצורה איתנה ולייעל זנים חדשים - המשתרעים לייצור בכללותו כדי לתרגם מלימוד שפת האבולוציה לתפוקות ביולוגיות אמינות בקנה מידה - לא משנה מתי הכפור המטאפורי עשוי להגיע.

תודה לאישני אטרש על מחקר נוסף ודיווח על מאמר זה. אני המייסד של SynBioBeta וחלק מהחברות שאני כותב עליהן הן נותנות חסות של כנס SynBioBeta ו עיכול שבועי.