Adaptyv Bio Revolutioneert Proteïne-Engineering Met Generatieve AI

AI-hulpmiddelen zoals ChatGPT veranderen de manier waarop tekst, afbeeldingen en code worden gegenereerd. Op dezelfde manier verstoren machine learning-algoritmen en generatieve AI de conventionele methoden in de levenswetenschappen en versnellen de tijdslijnen in de ontdekking van geneesmiddelen en materiaalontwikkeling.

DeepMind’s AlphaFold is ongetwijfeld het meest bekende machine learning-model in dit domein. Het voorspelt de 3D-structuur van een eiwit op basis van de aminozuursequentie en is gebruikt door meer dan een miljoen onderzoekers in de 18 maanden sinds de openbare release. Verschillende andere AI-hulpmiddelen zijn sindsdien ontwikkeld, waaronder de onlangs openbaar gemaakte RFDiffusion, waarmee onderzoekers computergestuurde eiwitontwerpen kunnen genereren met alleen hun laptop.

Het vertalen van deze computergestuurde ontwerpen naar tastbare, functionele eiwitten blijft echter een uitdaging. Adaptyv Bio wil deze kwestie aanpakken met hun next-generation eiwitfoundry. Door geavanceerde robotica, microfluidica en synthetische biologie-technieken te integreren, bouwt Adaptyv Bio een full-stack platform om eiwittechnici in staat te stellen hun AI-gegenereerde eiwitontwerpen te valideren.

Julian Englert, CEO en medeoprichter van Adaptyv Bio, zei: “Eiwitten zijn centraal in de biorevolutie, of het nu gaat om nieuwe geneesmiddelen, verbeterde enzymen voor onderzoek en industriële toepassingen, of materialen met unieke eigenschappen. Als eiwitontwerper hebt u nu toegang tot geweldige nieuwe AI-hulpmiddelen zoals AlphaFold of RFDiffusion. Het valideren van uw eiwitontwerpen in het lab om te zien of ze werken, blijft echter een enorme uitdaging.”

AI-modellen gedijen op data voor training en verbetering van hun voorspellingen. Door het proces van genereren van data over de effectiviteit van ontworpen eiwitten te vereenvoudigen, stelt Adaptyv Bio eiwittechnici en AI-modellen in staat om meer feedback over hun ontwerpen te ontvangen, waardoor ze beter presterende eiwitten kunnen ontwikkelen.

Englert voegde eraan toe: “Denk aan de AI in een zelfrijdende auto. Om de auto op de weg te houden en het doel te bereiken, heeft het AI-model een strakke feedbacklus nodig door veel hoge kwaliteit data van de camerasensoren van de auto te ontvangen. Hetzelfde principe geldt voor een AI-model dat nieuwe eiwitten ontwerpt, waarbij de feedbackmechanisme de daadwerkelijke creatie van eiwitten in ons lab en het testen van hun prestaties omvat.”

Adaptyv Bio werd opgericht door een groep ingenieurs van EPFL, het Zwitserse Federaal Instituut voor Technologie in Lausanne, gemotiveerd door de tijdrovende processen van biologische experimenten in laboratoria. In 2022 zekerden ze $2,5 miljoen aan pre-seed financiering van Wingman Venture, na deelname aan Y Combinator, de meest selectieve startup-accelerator ter wereld. Het team is sindsdien uitgebreid tot 12 ingenieurs met diverse achtergronden in synthetische biologie, micro-engineering, software-ontwikkeling en machine learning. Het bedrijf is gevestigd op de recent gebouwde Biopole life science-campus in Lausanne, Zwitserland, waar ze hun technologie ontwikkelen in state-of-the-art laboratoriumfaciliteiten met prachtige uitzichten op het Meer van Genève en de Zwitserse-Franse Alpen.

De foundry van Adaptyv Bio draait om eiwit-engineering-werkcellen – aangepaste, geautomatiseerde installaties die processen miniaturiseren die normaal gesproken meerdere laboratoriummachines vereisen, en deze uitvoeren in parallel op kleine microfluidische chips. Gebruikers kunnen experimentele protocollen schrijven (of laten schrijven door AI) en de werkcellen voeren de experimenten autonoom uit, terwijl ze de parameters van de experimenten nauwkeurig controleren en monitoren. Alle meetgegevens worden automatisch verwerkt en geüpload om gebruikers in staat te stellen hun machine learning-modellen te verfijnen met elk experiment.

Englert zei: “Onze werkcellen zijn volledig geautomatiseerd, gebruiken 1000 keer minder reagentia dan enig commercieel beschikbaar alternatief en we kunnen duizenden verschillende eiwitten per dag op elke individuele installatie uitvoeren. Om de experimentele workflows te stroomlijnen, hebben we veel aangepaste synthetische biologie- en automatiseringstechnieken ontwikkeld. In de komende 12 maanden plannen we ons lab verder uit te breiden en het aantal eiwitontwerp-toepassingen dat we kunnen ondersteunen te vergroten. We hebben ook een vroeg toegangsprogramma geopend voor gebruikers om hun eiwitontwerp-projecten bij ons in te dienen, en we proberen nieuwe projecten zo snel mogelijk te starten.”

Om het veld van eiwit-engineering verder te versnellen, heeft Adaptyv Bio twee van hun interne hulpmiddelen openbaar gemaakt, die al aandacht krijgen van onderzoekers en ingenieurs in het veld. ProteinFlow is een Python-bibliotheek die eiwitontwerpers in staat stelt om gemakkelijk hoge kwaliteit datasets te creëren voor betere AI-modellen. Automancer is een uitbreidbaar softwareplatform om geautomatiseerde experimenten uit te voeren, waarmee onderzoekers hun eigen experimentele protocollen kunnen opbouwen en verschillende laboratoriuminstrumenten kunnen integreren.

“Onze missie is om eiwit-engineering gemakkelijker te maken en meer onderzoekers in staat te stellen nieuwe eiwitten te ontwerpen. Denk aan de eiwitten die het ongelooflijk krachtige moleculaire machinerie vormen in elke enkele cel in ons lichaam. Stel je voor wat voor technologische vooruitgang de mensheid kan maken als we nieuwe eiwitten kunnen ontwerpen voor gepersonaliseerde geneesmiddelen, industriële toepassingen zoals nieuwe enzymen, of betere, duurzamere materialen,” voegde Julian Englert eraan toe.