Startup Cradle lader dig designe tilpassede proteiner ved blot at indtaste en prompt

Der er en ny virksomhed på blokken, hvis mission er at gøre programmering af biologi let. Den europæiske startup ringede Vugge dukker op fra stealth efter at have bygget deres platform ud. Det har netop annonceret en startfinansieringsrunde på €5.5 millioner ($5.4 millioner) ledet af Indeks Ventures, Beslægtet hovedstad, og engleinvestorer, herunder John Zimmer, medstifter og præsident for LyftLYFT
, og Emily Leproust, administrerende direktør og grundlægger af Twist Bioscience. Med to steder – et i Delft, Holland, og et er Zürich, Schweiz – skræver Cradle verden af ​​biologi og kunstig intelligens, en kraftfuld fusion af teknologier, der truer med at forstyrre den måde, videnskabsmænd designer proteiner på.

Lad dig ikke snyde af virksomhedens tilsyneladende snævre fokus på proteiner. De er ikke bare noget, vi spiser – selvom de er ingeniører dyrefrit kød, æg og mejeriprodukter produkter er faktisk et stort fokus for syntetisk biologi. Proteiner er også alsidige biologiske maskiner, der understøtter enhver næsten funktion i levende celler og har lige så mange anvendelser uden for biologien. Tænk på de enzymer, der bruges i vaskemidler, kosmetik og tekstiler; eller antistoffer, der danner kraftfulde terapeutika; eller i virkeligheden et hvilket som helst andet område inden for bioteknologi, hvor proteiner katalyserer reaktioner for at fremstille produkter som bulk- og specialkemikalier, smags- og duftstoffer, biobrændstoffer, materialer og mere. Der er utallige anvendelsesmuligheder for disse biomolekyler, og Cradle ønsker at muliggøre endnu flere applikationer med evnen til at designe tilpassede proteiner, der udfører alsidige opgaver.

Cradles medstifter og administrerende direktør Stef van Grieken er en selvskreven "leverandør af fint protein". Han brugte det sidste årti på at arbejde på Google AI lede udviklingen af ​​adskillige machine learning-applikationer, samt på X, Googles "moonshot-fabrik", vurdering af gennemførligheden af ​​tidlige projekter. Under hans embedsperiode hos GoogleGOOG
, blev han fascineret af proteinernes sprog – hvordan aminosyresekvenserne oversættes til specifikke foldningsmønstre og danner strukturer, der tillader proteiner at udføre deres sofistikerede funktioner. Siden da har han arbejdet på ideen om at kombinere naturlig sprogbehandlingsteknologi med vores forståelse af, hvordan proteinsekvens omsættes til funktion for at lave bedre forudsigelser for rationelt proteindesign.

Designerproteiner er en industri med mange milliarder dollars: markedet forventes at nå $ 3.9 mia 2024, drevet i vid udstrækning af proteinbaserede terapier. Men det kunne være endnu større: Der er et enormt potentiale for at forgrene sig til andre områder af syntetisk biologi, hvis bare det ikke var så svært at designe tilpassede proteiner. Den måde, proteinteknologi i øjeblikket udføres på, er gennem forsøg og fejl i laboratoriet, og den typiske succesrate for at nå designspecifikationerne er mindre end 1 %. For at øge chancerne for succes kan biologer bruge softwareværktøjer som f.eks Rosetta or AlphaFold at forudsige proteinstruktur baseret på dets sekvens. Proteiner starter som bare strenge af aminosyrer, der foldes til 3D-former som origami. Men at forudsige foldemønsteret er et utroligt komplekst problem, og et program som Rosetta kræver mange års træning og tusindvis af computere at køre.

Cradle griber problemet anderledes an: de bruger en generativ model til at "reverse engineering" af proteiner. Du har måske hørt om eller endda brugt generative modeller som DALL-E der kan skabe nye billeder baseret på et beskrivende input. Cradles grundlæggere mente at anvende det samme princip til at designe nye proteinarkitekturer. I stedet for at bruge sekvensstrukturmodeller bruger de maskinlæringsalgoritmer trænet på rigtige data. Brugeren kan angive, hvilken slags protein de vil designe, og platformen vil give en liste over mulige sekvenser, der kan skabe den struktur. Og det bedste er – du behøver ikke at være maskinlæringsekspert for at bruge det:

"Cradles selvlærende, selvforbedrende generative maskinlæringsmodeller trækker på de seneste fremskridt inden for 'naturlig sprogbehandling' for at forudsige, hvilke dele af et proteins genetiske kode en biolog bliver nødt til at ændre, hvilket væsentligt forbedrer en videnskabsmands chancer for at opnå positive eksperimentelle resultater uden behov for en maskinlæringsbaggrund”, sagde den administrerende direktør i en pressemeddelelse. "Ved denne metode mener Cradle, at den kan reducere tiden og omkostningerne ved at få et syntetisk biologisk produkt på markedet med en størrelsesorden."

I dag er de fleste biotek- og syntetiske biologivirksomheder overladt til sig selv, når det kommer til konstruktion af proteiner. Store spillere inden for proteiningeniørområdet omfatter Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, og Bio-Rad, samt mindre virksomheder som kodeksCDXS
, Genskrift, Caribou Biosciences, Arzedaog Impossible Foods. Men for mange syntetiske biologivirksomheder er proteinteknologi et middel til at nå et mål, og det, de virkelig fokuserer på, er downstream-applikationerne af tilpassede proteiner. Cradle ønsker at give dem et værktøj til at forbedre deres chancer for succes: "Vi ønsker at hjælpe teams med at konstruere proteiner med færre og mere succesfulde eksperimenter," sagde Stef.

Cradle i sig selv er hverken en syntetisk biologi eller en maskinlæringsvirksomhed – de er begge dele. “Vi ville ikke bare være en maskinlæringsvirksomhed; man skal virkelig også forstå biologien,” sagde Stef. Med ekspertise inden for maskinlæringsteknologi og overlegne laboratoriefærdigheder, som deres teammedlemmer bragte fra virksomheder som Google, IBMIBM
, Zymergen og Perfect Day, Cradles team på kun 13 personer har bygget en arbejdsplatform på under et år. Der er ikke mange andre virksomheder i dette område. Cyrus Bio grundlagt af Rosettas udvikler David Baker, professor ved University of Washington, er en anden, der bruger AI-støttet proteindesign til at udvikle nye terapeutiske midler.

For at matche Cradle-teamets forskellige baggrunde har virksomheden tiltrukket investorer fra forskellige teknologiområder, herunder grundlæggeren af ​​DNA-syntesevirksomheden Twist Bioscience Emily Leproust og Lyfts præsident John Zimmer. Interessen fra forlystelsesselskabet kan være overraskende i starten; men mange af fremskridtene inden for maskinlæring er kommet fra andre teknologiske områder. Selskabets medstifter Jelle Prins kom selv fra UberUBER
og var involveret i at designe og bygge de første apps til mange succesrige virksomheder som Uber og Booking.com.

Og det er, hvad der sker, når forskellige områder af dyb tech kollidere: en galakse af nye muligheder er født. Stef forestiller sig, at hans virksomhed styrker syntetiske biologi-innovationer inden for kemikalier og ingrediensrum, materialevidenskab og teknik og andre områder: "Forhåbentlig vil vi være en katalysator for mange flere virksomheder, der skal bygges, fordi omkostningerne ved at få [produkter] til markedet burde gå ned. Hvis du kan bygge et biobaseret produkt med et team på 15 personer om et par år og blot et par millioner dollars, ville det være en succes.”

Cradles software bliver allerede brugt af flere virksomheder, og de vil gerne distribuere den så bredt som muligt. Derfor er platformen gratis at bruge for akademikere. Cradle tilbyder også venlige IP-vilkår, hvor brugerne ikke skal betale royalties på produkter udviklet ved hjælp af platformen, samt komplet privatliv og sikkerhed for at beskytte forretningshemmeligheder. "Vi ønsker at gøre det tilgængeligt for alle at demokratisere proteinteknologi," er visionen for Cradles administrerende direktør. Stef taler ved SynBioBeta-konferencen næste år, stedet hvor ledere og visionære inden for syntetisk biologi samles for at skabe en mere bæredygtig fremtid. Lad os se, hvilken slags nye ideer Cradles teknologi vil inspirere.

Tak til Katia Tarasava for yderligere forskning og rapportering om denne artikel. Jeg er grundlæggeren af ​​SynBioBeta, og nogle af de virksomheder, som jeg skriver om, inklusive Twist Bioscience, er sponsorer af SynBioBeta-konference , ugentlig fordøjelse.