Adaptyv Bio Revolucionalizuje Inženýrství Proteinů Používáním Generativní Umělé Inteligence

Nástroje AI, jako je ChatGPT, dramaticky mění způsob, jakým jsou generovány texty, obrázky a kód. Podobně, algoritmy strojového učení a generativní AI narušují konvenční metody v oblasti životních věd a urychlují časové osy objevování léků a vývoje materiálů.

DeepMind’s AlphaFold je pravděpodobně nejznámější model strojového učení v této oblasti. Předpovídá 3D strukturu proteinu z jeho aminokyselinové sekvence a byl použit více než milionem výzkumníků v 18 měsících od jeho veřejného vydání. Od té doby se objevily další nástroje AI, včetně nedávno otevřeného RFDiffusion, který umožňuje výzkumníkům generovat počítačové návrhy proteinů pomocí pouze svých notebooků.

Přesto zůstává výzvou překlad těchto počítačových návrhů do hmotných, funkčních proteinů. Adaptyv Bio se snaží tento problém vyřešit pomocí své nächgenerační proteinové foundry. Integrací pokročilé robotiky, mikrofluidiky a syntetické biologie Adaptyv Bio buduje plnohodnotnou platformu, která umožňuje inženýrům proteinů ověřit své AI-generované návrhy proteinů.

Julian Englert, CEO a spoluzakladatel Adaptyv Bio, řekl: “Proteiny jsou centrální pro biorevoluci, ať už jako nové léky, zlepšené enzymy pro výzkum a průmyslové aplikace, nebo jako materiály s jedinečnými vlastnostmi. Jako návrhář proteinů máte nyní přístup k úžasným novým nástrojům AI, jako je AlphaFold nebo RFDiffusion. Přesto zůstává obrovskou výzvou ověřit vaše návrhy proteinů v laboratoři, aby se zjistilo, zda fungují.”

Modely AI prosperují na datech pro školení a zlepšování svých předpovědí. Zjednodušením procesu generování dat o účinnosti navržených proteinů Adaptyv Bio umožňuje inženýrům proteinů a modelům AI získat více zpětné vazby o svých návrzích, což je vede k lepšímu výkonu proteinů.

Englert dodal: “Představte si AI v samořízeném autě. Aby auto zůstalo na silnici a dosáhlo svého cíle, model AI potřebuje těsnou zpětnou vazbu získanou z kamery senzorů auta. Stejný princip platí pro model AI, který navrhuje nové proteiny, s zpětnou vazbou zahrnující skutečné vytvoření proteinů v naší laboratoři a testování jejich výkonu.”

Adaptyv Bio byla založena skupinou inženýrů z EPFL, Švýcarského federálního institutu pro technologie v Lausanne, kteří byli motivováni časově náročnými procesy biologických experimentů v laboratořích. V roce 2022 získali 2,5 milionu dolarů v před-seed financování od Wingman Venture, po účasti v Y Combinator, nejselektivnějším startupovém urychlovači. Tým se od té doby rozšířil na 12 inženýrů s různými zázemími v syntetické biologii, mikroinženýrství, softwarovém vývoji a strojovém učení. Společnost je umístěna v nově postaveném Biopole kampusu pro životní vědy v Lausanne, Švýcarsku, kde vyvíjí svou technologii v nejmodernějších laboratorních zařízeních s malebnými výhledy na jezero Ženevské a Švýcarské-Francouzské Alpy.

Foundry Adaptyv Bio se zaměřuje na inženýrství proteinů – customizované, automatizované sestavy, které miniaturizují procesy, které obvykle vyžadují několik laboratorních strojů, a provádějí je paralelně na malých mikrofluidních čipech. Uživatelé mohou psát experimentální protokoly (nebo je nechat napsat AI) a workcelly provádějí experimenty autonomně, zatímco pečlivě kontrolují a monitorují parametry experimentů. Všechna měřená data jsou automaticky zpracována a nahrána, aby uživatelé mohli vylepšit své modely strojového učení s každým experimentem.

Englert řekl: “Naše workcelly jsou plně automatizované, používají 1 000krát méně reagentů než jakákoli komerčně dostupná alternativa, a můžeme spustit tisíce různých proteinů denně na každém jednotlivém nastavení. Abychom urychli experimentální pracovní postupy, vyvinuli jsme spoustu vlastních syntetických biologických a automatizačních technik. V průběhu příštích 12 měsíců plánujeme dále rozšiřovat naše laboratoře a zvyšovat počet aplikací navrhování proteinů, které můžeme podporovat. Také jsme právě otevřeli raný přístup pro uživatele, aby mohli předkládat své projekty navrhování proteinů, a snažíme se co nejdříve nastavit nové projekty.”

Aby dále urychlila oblast inženýrství proteinů, Adaptyv Bio otevřeně poskytla dvě ze svých interních nástrojů, které již získaly popularitu mezi výzkumníky a inženýry v oboru. ProteinFlow je knihovna Pythonu, která umožňuje návrhářům proteinů snadno vytvářet vysoce kvalitní datové sady pro lepší modely AI. Automancer je rozšiřitelná softwarová platforma pro spouštění automatizovaných experimentů, která umožňuje výzkumníkům vytvářet své vlastní experimentální protokoly a integrovat různé laboratorní nástroje.

“Naší misí je učinit inženýrství proteinů snazší a umožnit více výzkumníkům navrhovat nové proteiny. Zvažte proteiny, které tvoří neuvěřitelně mocnou molekulární mašinérii uvnitř každé buňky v našem těle. Představte si, jaký technologický pokrok by lidstvo mohlo udělat, kdybychom mohli začít navrhovat nové proteiny pro personalizované léky, průmyslové aplikace, jako jsou nové enzymy, nebo lepší, udržitelnější materiály,” dodal Julian Englert.