ثورة بروتينية تعمل Adaptyv Bio على ثورة الهندسة البروتينية باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي

أدوات الذكاء الاصطناعي مثل ChatGPT تغير بشكل كبير الطريقة التي يتم بها إنشاء النصوص والصور والرموز. وبالمثل ، يتم تمكين الخوارزميات والتعلم الآلي والذكاء الاصطناعي التوليدي من الطرق التقليدية في العلوم الحياتية وتسريع الجداول الزمنية في اكتشاف الأدوية وتطوير المواد.

يُعتبر نموذج AlphaFold من DeepMind هو أشهر نموذج للتعلم الآلي في هذا المجال. حيث يتنبأ بنية البروتين ثلاثية الأبعاد من تسلسل الأحماض الأمينية ويتم استخدامه من قبل أكثر من مليون باحث في 18 شهرًا منذ إطلاقه العام. وقد ظهرت أدوات الذكاء الاصطناعي الأخرى منذ ذلك الحين ، بما في ذلك RFDiffusion الذي تم إطلاقه مؤخرًا ، والذي يسمح للباحثين بإنشاء تصاميم بروتينية حاسوبية باستخدام أجهزتهم المحمولة فقط.

然而 ، لا يزال تحويل هذه التصاميم الحاسوبية إلى بروتينات ملموسة ووظيفية يعتبر تحديًا. وتسعى Adaptyv Bio إلى معالجة هذه القضية من خلال مصنع البروتين التالي. من خلال دمج الروبوتات المتقدمة ومجالات الميكروفلويديك والبيولوجيا الاصطناعية ، تقوم Adaptyv Bio ببناء منصة شاملة لتمكين مهندسي البروتين من التحقق من تصاميم البروتين التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي.

قال جوليان إنغلرت ، الرئيس التنفيذي ومؤسس Adaptyv Bio ، “البروتينات هي محور الثورة البيولوجية ، سواء كانت كأدوية جديدة أو إنزيمات محسنة لأغراض البحث والتطبيقات الصناعية أو مواد ذات خصائص فريدة. كصانع بروتين ، لديك الآن إمكانية الوصول إلى أدوات ذكاء اصطناعي رائعة مثل AlphaFold أو RFDiffusion. ومع ذلك ، يبقى التحقق من تصاميم البروتين في المختبر لمعرفة ما إذا كانت تعمل يعتبر تحديًا كبيرًا “.

النماذج التي تتمتع بقدرة الذكاء الاصطناعي تتمتع بقدرة كبيرة على التدريب وتحسين التنبؤات. من خلال تبسيط عملية إنشاء بيانات حول فعالية تصميمات البروتين ، تمكن Adaptyv Bio مهندسي البروتين والنماذج الذكاء الاصطناعي من الحصول على المزيد من التغذية الراجعة حول تصميماتهم ، مما يوجههم نحو بروتينات ذات أداء أفضل.

أضاف إنغلرت ، “افكر في الذكاء الاصطناعي في سيارة ذاتية القيادة. للحفاظ على السيارة على الطريق ووصلها إلى وجهتها ، يحتاج نموذج الذكاء الاصطناعي إلى حلقة تغذية راجعة مشددة من خلال الحصول على كمية كبيرة من البيانات عالية الجودة من حساسات الكاميرا في السيارة. نفس المبدأ يطبق على نموذج الذكاء الاصطناعي الذي يصمم بروتينات جديدة ، مع آليات التغذية الراجعة التي تشمل إنشاء البروتينات الفعلية في مختبرنا واختبار أدائها “.

تأسست Adaptyv Bio من قبل مجموعة من المهندسين من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان ، بدافع من العمليات المستهلكة للزمن في إجراء التجارب البيولوجية في المختبرات. في عام 2022 ، حصلوا على 2.5 مليون دولار في التمويل قبل السلسلة من Wingman Venture ، بعد المشاركة في Y Combinator ، وهو معجل الأعمال الأكثر انتقائية في العالم. وقد توسعت الفريق منذ ذلك الحين إلى 12 مهندسًا من خلفيات متنوعة في البيولوجيا الاصطناعية والهندسة الدقيقة وتطوير البرمجيات والتعلم الآلي. وتقع الشركة في حرم Biopole الجديد للعلوم الحياتية في لوزان ، سويسرا ، حيث يتم تطوير التكنولوجيا في مختبرات متقدمة مع مناظر خلابة لبحيرة جنيف والجبال السويسرية الفرنسية.

يتوسط مصنع Adaptyv Bio خلايا عمل الهندسة البروتينية – الإعدادات المخصصة والآلية التي تقلل من العمليات التي تتطلب عادةً آلات مختبرية متعددة ، وتؤديها في متوازي على شرائح ميكروفلويديك صغيرة. يمكن للمستخدمين كتابة بروتوكولات تجريبية (أو كتابة الذكاء الاصطناعي لها) وتنفيذ الخلايا العمل هذه البروتوكولات بشكل مستقل ، مع التحكم الوثيق والرصد لمعاملات التجارب. يتم معالجة جميع بيانات القياس تلقائيًا ورفعها إلى سيرفر لتمكين المستخدمين من تحسين نماذج التعلم الآلي مع كل تجربة.

قال إنغلرت ، “خلايا العمل الخاصة بنا هي آلية بالكامل ، وتستخدم 1000 مرة أقل من المواد الكيميائية مقارنة بأي بديل تجاري متاح ، ونحن نستطيع تشغيل آلاف البروتينات المختلفة في اليوم على كل ترتيب فردي. لتسريع سير العمل التجريبية ، قمنا بتطوير الكثير من التقنيات البيولوجية الاصطناعية والآلية المخصصة. على مدار ال 12 شهرًا القادمة ، نعتزم توسيع مختبرنا بشكل أكبر وزيادة عدد تطبيقات تصميم البروتين التي يمكننا دعمها. لقد فتحنا أيضًا الوصول المبكر للمستخدمين لتقديم مشاريع تصميم البروتين الخاصة بهم إلينا ، ونحن نحاول إدراج مشاريع جديدة في أقرب وقت ممكن “.

为了 تسريع مجال هندسة البروتين ، قامت Adaptyv Bio بنشر مصدر两个 أداتين داخليتين قد بدأت في الحصول على زخم بين الباحثين والمهندسين في هذا المجال. ProteinFlow هو مكتبة بايثون تتيح لمصممي البروتين إنشاء مجموعات بيانات عالية الجودة لتحسين نماذج الذكاء الاصطناعي. Automancer هو منصة برمجية قابلة للتوسيع لتشغيل التجارب الآلية ، مما يسمح للباحثين ببناء بروتوكولات تجريبية خاصة بهم وتكامل أدوات مختبرية مختلفة.

“مهمتنا هي جعل هندسة البروتين أسهل وتمكين المزيد من الباحثين من تصميم بروتينات جديدة. فكر في البروتينات التي تشكل الآلات الجزيئية القوية بشكل لا يصدق داخل كل خلية في جسمنا. تخيل التقدم التكنولوجي الذي يمكن أن تحققه البشرية إذا استطعنا البدء في تصميم بروتينات جديدة لأدوية مخصصة ، وتطبيقات صناعية مثل إنزيمات جديدة ، أو مواد أفضل وأكثر استدامة ،” أضاف جوليان إنغلرت.