עריסה להפעלה מאפשרת לך לעצב חלבונים מותאמים אישית על ידי הקלדת הנחיה בלבד

יש חברה חדשה בשכונה שהמשימה שלה היא להקל על תכנות ביולוגיה. הסטארט-אפ האירופי התקשר עֶרֶשׂ יוצא מההתגנבות לאחר בניית הפלטפורמה שלהם. זה עתה הודיעה על סבב גיוס ראשוני של 5.5 מיליון אירו (5.4 מיליון דולר) בראשות אינדקס מיזמים, קפיטל הון, ומשקיעי מלאכים כולל ג'ון זימר, מייסד שותף ונשיא LyftLyft
, ואמילי לפרוסט, מנכ"לית ומייסדת של טוויסט Bioscience. עם שני אתרים - אחד בדלפט, הולנד, ואחד הוא ציריך, שוויץ, - Cradle משתרע על עולם הביולוגיה והבינה המלאכותית, מיזוג רב עוצמה של טכנולוגיות שמאיים לשבש את הדרך שבה מדענים מעצבים חלבונים.

אל תלכו שולל מההתמקדות הצרה לכאורה של החברה בחלבונים. הם לא רק משהו שאנחנו אוכלים - למרות הנדסה בשר, ביצים ומוצרי חלב ללא בעלי חיים מוצרים הם אכן מוקד גדול של הביולוגיה הסינתטית. חלבונים הם גם מכונות ביולוגיות רב-תכליתיות העומדות בבסיס כל פונקציה כמעט בתאים חיים ויש להם שימושים רבים באותה מידה מחוץ לביולוגיה. חשבו על האנזימים המשמשים בדטרגנטים, קוסמטיקה וטקסטיל; או נוגדנים המייצרים תרופות עוצמתיות; או, למעשה, כל תחום אחר של ביוטכנולוגיה שבו חלבונים מזרזים תגובות לייצור מוצרים כמו כימיקלים בתפזורת וכימיקלים מיוחדים, חומרי טעם וריח, דלק ביולוגי, חומרים ועוד. ישנם אינספור שימושים לביומולקולות הללו, ו- Cradle רוצה לאפשר עוד יותר יישומים עם היכולת לעצב חלבונים מותאמים אישית המבצעים משימות מגוונות.

המייסד והמנכ"ל המשותף של קרייד, סטף ואן גריקן, הוא "ספק של חלבון משובח". הוא בילה את העשור האחרון בעבודה ב Google AI מוביל את הפיתוח של מספר יישומי למידת מכונה, כמו גם ב X, "מפעל ירח ירח" של גוגל, הערכת היתכנות של פרויקטים בשלבים מוקדמים. במהלך כהונתו בגוגלGOOG
, הוא הוקסם משפת החלבונים - כיצד רצפי חומצות האמינו מתורגמים לדפוסי קיפול ספציפיים ויוצרים מבנים המאפשרים לחלבונים לבצע את תפקידיהם המתוחכמים. מאז, הוא עובד על הרעיון לשלב טכנולוגיית עיבוד שפה טבעית עם ההבנה שלנו כיצד רצף חלבון מתורגם לתפקוד כדי ליצור תחזיות טובות יותר לעיצוב חלבון רציונלי.

חלבוני מעצבים הם תעשייה של מיליארדי דולרים: השוק צפוי להגיע 3.9 מליארד דולרים על ידי 2024, מונע ברובו על ידי תרופות המבוססות על חלבון. אבל זה יכול להיות אפילו יותר גדול: יש פוטנציאל עצום להסתעפות לתחומים אחרים של הביולוגיה הסינתטית, אם רק עיצוב חלבונים מותאמים אישית לא היה כל כך קשה. הדרך בה הנדסת חלבון נעשית כיום היא באמצעות ניסוי וטעייה במעבדה, ושיעור ההצלחה הטיפוסי של עמידה במפרטי התכנון הוא פחות מ-1%. כדי להגדיל את סיכויי ההצלחה, ביולוגים יכולים להשתמש בכלי תוכנה כמו רוזטה or AlphaFold לחזות את מבנה החלבון על סמך הרצף שלו. חלבונים מתחילים רק כמחרוזות של חומצות אמינו שמתקפלות לצורות תלת ממדיות כמו אוריגמי. אבל חיזוי דפוס הקיפול הוא בעיה מורכבת להפליא, ותוכנית כמו רוזטה דורשת שנים של אימונים ואלפי מחשבים כדי להפעיל.

Cradle מתייחסים לבעיה אחרת: הם משתמשים במודל יצירתי כדי "להנדס לאחור" חלבונים. אולי שמעת על או אפילו השתמשת במודלים גנרטיביים כמו DALL-E שיכול ליצור תמונות חדשות על סמך קלט תיאורי. מייסדי Cradle חשבו ליישם את אותו עיקרון לתכנון ארכיטקטורות חלבון חדשות. במקום להשתמש במודלים של מבנה רצף, הם משתמשים באלגוריתמים של למידת מכונה המאומנים על נתונים אמיתיים. המשתמש יכול לציין איזה סוג חלבון הוא רוצה לעצב, והפלטפורמה תספק רשימה של רצפים אפשריים שיכולים ליצור את המבנה הזה. והחלק הטוב ביותר הוא - אתה לא צריך להיות מומחה למידת מכונה כדי להשתמש בו:

"מודלים של למידה עצמית של Cradle, המשפרים את עצמם למידת מכונה, מסתמכים על ההתקדמות האחרונה ב'עיבוד שפה טבעית' כדי לחזות אילו חלקים מהקוד הגנטי של חלבון ביולוג יצטרך לשנות, מה שמשפר משמעותית את סיכוייו של מדען להשיג תוצאות ניסוי חיוביות ללא צורך ברקע למידת מכונה", אמר המנכ"ל בהודעה לעיתונות. "באמצעות שיטה זו, Cradle מאמינה שהיא יכולה להפחית את הזמן והעלות של הוצאת מוצר ביולוגיה סינתטי לשוק בסדר גודל".

כיום, רוב חברות הביוטכנולוגיה והביולוגיה הסינתטית נותרות לנפשן בכל הנוגע להנדסת חלבונים. שחקנים מרכזיים בתחום הנדסת החלבון כוללים את Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, וביו-רד, כמו גם חברות קטנות יותר כמו קודקסיסCDXS
, Genscript, Caribou Biosciences, ארזדה, ומאכלים בלתי אפשריים. אבל עבור חברות ביולוגיה סינתטיות רבות, הנדסת חלבונים היא אמצעי להשגת מטרה, ומה שהן באמת מתמקדות בו הוא היישומים במורד הזרם של חלבונים מותאמים אישית. Cradle רוצה לספק להם כלי לשיפור סיכויי ההצלחה שלהם: "אנחנו רוצים לעזור לצוותים להנדס חלבונים עם פחות ויותר ניסויים מוצלחים", אמר סטף.

Cradle עצמה היא לא ביולוגיה סינתטית ולא חברת למידת מכונה - שניהם. "לא רצינו להיות רק חברת למידת מכונה; אתה באמת צריך להבין גם את הביולוגיה", אמר סטף. עם מומחיות בטכנולוגיית למידת מכונה וכישורי מעבדה מעולים שחברי הצוות שלהם הביאו מחברות כמו Google, IBMיבמ
, Zymergen ו- Perfect Day, הצוות של Cradle המונה 13 אנשים בלבד בנה פלטפורמת עבודה תוך פחות משנה. אין הרבה חברות אחרות בתחום הזה. סיירוס ביו נוסדה על ידי המפתח של רוזטה דיוויד בייקר, פרופסור באוניברסיטת וושינגטון, הוא עוד אחד שמשתמש בעיצוב חלבון בעזרת AI לפיתוח תרופות חדשות.

כדי להתאים לרקעים המגוון של צוות Cradle, החברה משכה משקיעים מתחומי טכנולוגיה שונים, כולל מייסד חברת סינתזת ה-DNA Twist Bioscience Emily Leproust ונשיא Lyft, ג'ון זימר. ההתעניינות מצד חברת מניות הנסיעה עשויה להפתיע בהתחלה; אבל הרבה מההתקדמות בלמידת מכונה הגיעו מתחומי טכנולוגיה אחרים. מייסד החברה Jelle Prins עצמו הגיע מאובראובר
והיה מעורב בעיצוב ובניית האפליקציות הראשונות עבור חברות מצליחות רבות כמו Uber ו-Booking.com.

וזה מה שקורה כאשר אזורים שונים של טק עמוק להתנגש: נולדה גלקסיה של אפשרויות חדשות. סטף רואה בעיני רוחו את החברה שלו מעצימה חידושים בביולוגיה סינתטית בתחום הכימיקלים והמרכיבים, מדעי החומרים והנדסת החומרים, ותחומים אחרים: "אני מקווה שנהיה זרז לחברות רבות נוספות שייבנו כי העלות של השגת [מוצרים] השוק צריך לרדת. אם אתה יכול לבנות מוצר מבוסס ביו עם צוות של 15 אנשים בתוך כמה שנים ורק כמה מיליוני דולרים, זו תהיה הצלחה".

התוכנה של Cradle כבר נמצאת בשימוש על ידי מספר חברות, והן רוצות להפיץ אותה בצורה רחבה ככל האפשר. זו הסיבה שהפלטפורמה חופשית לשימוש עבור אקדמאים. Cradle מציעה גם תנאי IP ידידותיים, שבהם המשתמשים לא צריכים לשלם תמלוגים על אף מוצר שפותח באמצעות הפלטפורמה, כמו גם פרטיות ואבטחה מלאה להגנה על סודות מסחריים. "אנחנו רוצים להפוך את זה זמין לכולם לדמוקרטיזציה של הנדסת חלבון", הוא החזון של מנכ"ל Cradle. סטף ירצה בכנס SynBioBeta בשנה הבאה, המקום שבו מתאספים מנהיגי ביולוגיה סינתטית ובעלי חזון כדי להביא לעתיד בר-קיימא יותר. בואו נראה איזה סוג של רעיונות חדשים תעורר הטכנולוגיה של Cradle.

תודה גם לך קטיה טרסאווה למחקר נוסף ודיווח על מאמר זה. אני המייסד של SynBioBeta, וכמה מהחברות שאני כותב עליהן, כולל Twist Bioscience, הן נותנות חסות של כנס SynBioBeta ו עיכול שבועי.