Startup Cradle ให้คุณออกแบบโปรตีนได้เองโดยเพียงแค่พิมพ์คำสั่ง

มีบริษัทใหม่ในกลุ่มที่มีภารกิจในการทำให้การเขียนโปรแกรมชีววิทยาเป็นเรื่องง่าย การเริ่มต้นของยุโรปที่เรียกว่า เปล กำลังเกิดขึ้นจากการซ่อนตัวหลังจากสร้างแพลตฟอร์มของพวกเขา เพิ่งประกาศรอบการระดมทุนเมล็ดพันธุ์ 5.5 ล้านยูโร (5.4 ล้านดอลลาร์) นำโดย กิจการดัชนี, ทุนเครือญาติและนักลงทุน angel รวมถึง John Zimmer ผู้ร่วมก่อตั้งและประธานของ LyftLyft
และ Emily Leproust ซีอีโอและผู้ก่อตั้ง บิดชีววิทยาศาสตร์. ด้วยไซต์สองแห่ง หนึ่งแห่งในเดลฟต์ ประเทศเนเธอร์แลนด์ และอีกแห่งในซูริก สวิตเซอร์แลนด์ Cradle อยู่คร่อมโลกของชีววิทยาและปัญญาประดิษฐ์ ซึ่งเป็นการหลอมรวมเทคโนโลยีอันทรงพลังที่คุกคามวิธีการออกแบบโปรตีนของนักวิทยาศาสตร์

อย่าถูกหลอกโดยบริษัทที่เน้นเรื่องโปรตีนอย่างแคบๆ พวกเขาไม่ใช่แค่สิ่งที่เรากิน – แม้ว่าจะเป็นวิศวกรรม เนื้อสัตว์ ไข่ และนมที่ปลอดจากสัตว์ ผลิตภัณฑ์เป็นจุดสนใจสำคัญของชีววิทยาสังเคราะห์ โปรตีนยังเป็นกลไกทางชีววิทยาอเนกประสงค์ที่สนับสนุนการทำงานเกือบทุกอย่างในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต และมีประโยชน์พอๆ กันนอกชีววิทยา ลองนึกถึงเอนไซม์ที่ใช้ในผงซักฟอก เครื่องสำอาง และสิ่งทอ หรือแอนติบอดีที่สร้างการบำบัดที่ทรงพลัง หรืออันที่จริงแล้ว เทคโนโลยีชีวภาพด้านอื่นๆ ที่โปรตีนกระตุ้นปฏิกิริยาเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ เช่น สารเคมีจำนวนมากและชนิดพิเศษ รสชาติและกลิ่น เชื้อเพลิงชีวภาพ วัสดุ และอื่นๆ สารชีวโมเลกุลเหล่านี้มีประโยชน์มากมายนับไม่ถ้วน และ Cradle ต้องการให้มีการใช้งานที่มากขึ้นด้วยความสามารถในการออกแบบโปรตีนแบบกำหนดเองที่ทำงานหลากหลาย

Stef van Grieken ผู้ร่วมก่อตั้งและซีอีโอของ Cradle เป็น "ผู้จัดหาโปรตีนชั้นดี" ที่อธิบายตนเอง เขาใช้เวลาทศวรรษที่ผ่านมาทำงานที่ Google AI เป็นผู้นำในการพัฒนาแอพพลิเคชั่นแมชชีนเลิร์นนิงหลายตัว เช่นเดียวกับที่ X, "โรงงาน moonshot" ของ Googleการประเมินความเป็นไปได้ของโครงการในระยะเริ่มต้น ในช่วงที่เขาดำรงตำแหน่งที่ GoogleGOOG
เขาเริ่มรู้สึกทึ่งกับภาษาของโปรตีน - ลำดับกรดอะมิโนแปลเป็นรูปแบบการพับและโครงสร้างรูปแบบเฉพาะที่ช่วยให้โปรตีนทำหน้าที่ที่ซับซ้อนได้อย่างไร ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เขาได้ทำงานเกี่ยวกับแนวคิดที่จะรวมเทคโนโลยีการประมวลผลภาษาธรรมชาติเข้ากับความเข้าใจของเราว่าลำดับโปรตีนแปลเป็นฟังก์ชันได้อย่างไร เพื่อคาดการณ์ที่ดีขึ้นสำหรับการออกแบบโปรตีนเชิงเหตุผล

โปรตีนสำหรับนักออกแบบเป็นอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์: ตลาดคาดว่าจะเข้าถึงได้ พันล้าน $ 3.9 2024 โดยขับเคลื่อนส่วนใหญ่โดยการบำบัดด้วยโปรตีน แต่อาจยิ่งใหญ่กว่านั้น: มีศักยภาพมหาศาลสำหรับการแตกแขนงออกไปสู่ส่วนอื่นๆ ของชีววิทยาสังเคราะห์ หากเพียงการออกแบบโปรตีนแบบกำหนดเองนั้นไม่ใช่เรื่องยาก วิธีที่วิศวกรรมโปรตีนทำอยู่ในปัจจุบันคือการลองผิดลองถูกในห้องแล็บ และอัตราความสำเร็จโดยทั่วไปในการบรรลุข้อกำหนดการออกแบบนั้นน้อยกว่า 1% เพื่อเพิ่มโอกาสในการประสบความสำเร็จ นักชีววิทยาสามารถใช้เครื่องมือซอฟต์แวร์เช่น Rosetta or อัลฟ่าโฟลด์ เพื่อทำนายโครงสร้างโปรตีนตามลำดับของมัน โปรตีนเริ่มต้นจากการเป็นสายของกรดอะมิโนที่พับเป็นรูปร่าง 3 มิติ เช่น โอริกามิ แต่การคาดคะเนรูปแบบการพับนั้นเป็นปัญหาที่ซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อ และโปรแกรมอย่าง Rosetta ต้องใช้เวลาฝึกฝนหลายปีและใช้คอมพิวเตอร์หลายพันเครื่องจึงจะทำงานได้

Cradle กำลังเข้าใกล้ปัญหาแตกต่างออกไป: พวกเขากำลังใช้แบบจำลองเชิงกำเนิดเพื่อ "วิศวกรรมย้อนกลับ" โปรตีน คุณอาจเคยได้ยินหรือแม้แต่ใช้โมเดลเชิงกำเนิดเช่น DALL-E ที่สามารถสร้างภาพใหม่ตามคำอธิบาย ผู้ก่อตั้ง Cradle คิดที่จะใช้หลักการเดียวกันนี้ในการออกแบบสถาปัตยกรรมโปรตีนใหม่ แทนที่จะใช้แบบจำลองโครงสร้างลำดับ พวกเขาใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องที่ได้รับการฝึกฝนจากข้อมูลจริง ผู้ใช้สามารถระบุได้ว่าต้องการออกแบบโปรตีนชนิดใด และแพลตฟอร์มจะให้รายการลำดับที่เป็นไปได้ซึ่งสามารถสร้างโครงสร้างดังกล่าวได้ และส่วนที่ดีที่สุดคือ คุณไม่จำเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านแมชชีนเลิร์นนิงเพื่อใช้งาน:

“โมเดลแมชชีนเลิร์นนิงแบบเรียนรู้ด้วยตนเองและปรับปรุงตนเองของ Cradle อาศัยความก้าวหน้าล่าสุดใน 'การประมวลผลภาษาธรรมชาติ' เพื่อทำนายว่าส่วนใดของรหัสพันธุกรรมของโปรตีนที่นักชีววิทยาจะต้องแก้ไข ซึ่งช่วยเพิ่มโอกาสของนักวิทยาศาสตร์อย่างมากในการบรรลุผลการทดลองในเชิงบวกโดยไม่ต้องใช้ จำเป็นต้องมีพื้นฐานด้านแมชชีนเลิร์นนิง” ซีอีโอกล่าวในการแถลงข่าว “ด้วยวิธีนี้ Cradle เชื่อว่าสามารถลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการนำผลิตภัณฑ์ชีววิทยาสังเคราะห์ออกสู่ตลาดได้ตามลำดับความสำคัญ”

ทุกวันนี้ บริษัทด้านเทคโนโลยีชีวภาพและชีววิทยาสังเคราะห์ส่วนใหญ่ปล่อยให้อุปกรณ์ของตนเองทำงานด้านวิศวกรรมโปรตีน ผู้เล่นหลัก ในสาขาวิศวกรรมโปรตีน ได้แก่ Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
และ Bio-Rad รวมถึงบริษัทขนาดเล็กเช่น รหัสซีดีเอ็กซ์เอส
, เกนสคริปท์, วิทยาศาสตร์ชีวภาพกวางคาริบู, อาร์เซด้าและอาหารที่เป็นไปไม่ได้ แต่สำหรับบริษัทชีววิทยาสังเคราะห์หลายแห่ง วิศวกรรมโปรตีนคือหนทางสู่จุดจบ และสิ่งที่พวกเขากำลังโฟกัสจริงๆ ก็คือการประยุกต์ใช้โปรตีนแบบกำหนดเองในขั้นปลายน้ำ Cradle ต้องการมอบเครื่องมือเพื่อเพิ่มโอกาสในการประสบความสำเร็จ: "เราต้องการช่วยทีมสร้างโปรตีนด้วยการทดลองที่น้อยลงและประสบความสำเร็จมากขึ้น" Stef กล่าว

Cradle เองไม่ใช่ทั้งชีววิทยาสังเคราะห์หรือบริษัทแมชชีนเลิร์นนิง – ทั้งคู่เป็นทั้งสองอย่าง “เราไม่ต้องการเป็นเพียงบริษัทแมชชีนเลิร์นนิง คุณต้องเข้าใจชีววิทยาด้วยเช่นกัน” สเตฟกล่าว ด้วยความเชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีแมชชีนเลิร์นนิงและทักษะในห้องแล็บที่เหนือกว่าซึ่งสมาชิกในทีมได้รับมาจากบริษัทต่างๆ เช่น Google, IBMไอบีเอ็ม
, Zymergen และ Perfect Day ทีมงานของ Cradle ที่มีสมาชิกเพียง 13 คนได้สร้างแพลตฟอร์มการทำงานภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งปี ไม่มีบริษัทอื่นมากมายในพื้นที่นี้ ไซรัสไบโอ ก่อตั้งโดย David Baker นักพัฒนาของ Rosetta ซึ่งเป็นศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตัน เป็นอีกโครงการหนึ่งที่ใช้การออกแบบโปรตีนโดยใช้ AI ช่วยในการพัฒนาวิธีการรักษาแบบใหม่

เพื่อให้เข้ากับภูมิหลังอันหลากหลายของทีม Cradle บริษัทได้ดึงดูดนักลงทุนจากสาขาเทคโนโลยีต่างๆ รวมถึงผู้ก่อตั้ง Twist Bioscience Emily Leproust ผู้ก่อตั้งบริษัท Twist Bioscience และ John Zimmer ประธานของ Lyft ความสนใจจากบริษัทแชร์รถอาจเป็นเรื่องที่น่าแปลกใจในตอนแรก แต่ความก้าวหน้ามากมายในแมชชีนเลิร์นนิงมาจากด้านอื่นๆ ของเทคโนโลยี Jelle Prins ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทเองก็มาจาก UberUBER
และมีส่วนร่วมในการออกแบบและสร้างแอพแรกสำหรับบริษัทที่ประสบความสำเร็จมากมาย เช่น Uber และ Booking.com

และนั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อพื้นที่ต่างๆของ เทคโนโลยีล้ำลึก การปะทะกัน: กาแลคซีแห่งความเป็นไปได้ใหม่ถือกำเนิดขึ้น Stef วาดภาพบริษัทของเขาในการส่งเสริมนวัตกรรมทางชีววิทยาสังเคราะห์ในด้านเคมีภัณฑ์และส่วนผสม วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ และด้านอื่นๆ: “หวังว่าเราจะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับบริษัทอื่นๆ อีกมากมายที่จะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากต้นทุนในการรับ [ผลิตภัณฑ์] ตลาดควรจะลง หากคุณสามารถสร้างผลิตภัณฑ์จากชีวภาพด้วยทีมงาน 15 คนภายในเวลาไม่กี่ปีและเงินเพียงไม่กี่ล้านดอลลาร์ นั่นคงจะประสบความสำเร็จ”

หลายบริษัทใช้ซอฟต์แวร์ของ Cradle อยู่แล้ว และพวกเขาต้องการเผยแพร่ซอฟต์แวร์ดังกล่าวให้กว้างขวางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ นี่คือเหตุผลที่แพลตฟอร์มนี้ใช้งานได้ฟรีสำหรับนักวิชาการ Cradle ยังเสนอข้อกำหนดด้าน IP ที่เป็นมิตร โดยที่ผู้ใช้ไม่ต้องจ่ายค่าลิขสิทธิ์สำหรับผลิตภัณฑ์ใดๆ ที่พัฒนาโดยใช้แพลตฟอร์ม ตลอดจนความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยที่สมบูรณ์ในการปกป้องความลับทางการค้า “เราต้องการทำให้วิศวกรรมโปรตีนเป็นประชาธิปไตยสำหรับทุกคน” คือวิสัยทัศน์ของ CEO ของ Cradle Stef จะพูดในการประชุม SynBioBeta ในปีหน้า ซึ่งเป็นสถานที่ที่ผู้นำด้านชีววิทยาสังเคราะห์และผู้มีวิสัยทัศน์มารวมตัวกันเพื่อนำมาซึ่งอนาคตที่ยั่งยืนยิ่งขึ้น มาดูกันว่าไอเดียใหม่ๆ ของเทคโนโลยีของ Cradle จะสร้างแรงบันดาลใจในด้านใดบ้าง

ขอบคุณ กะทิ ธาราสวา เพื่อการวิจัยและการรายงานเพิ่มเติมในบทความนี้ ฉันเป็นผู้ก่อตั้ง SynBioBeta และบริษัทบางแห่งที่ฉันเขียนถึง รวมถึง Twist Bioscience เป็นผู้สนับสนุน การประชุม SynBioBeta และ สรุปรายสัปดาห์.