Met Startup Cradle kunt u aangepaste eiwitten ontwerpen door gewoon een prompt in te typen

Er is een nieuw bedrijf in de buurt wiens missie het is om het programmeren van biologie gemakkelijk te maken. De Europese startup belde Wieg komt uit stealth na het uitbouwen van hun platform. Het heeft zojuist een financieringsronde van € 5.5 miljoen ($ 5.4 miljoen) aangekondigd onder leiding van Index Ventures, verwante hoofdstad, en angel-investeerders, waaronder John Zimmer, mede-oprichter en president van LyftLYFT
, en Emily Leproust, CEO en oprichter van Twist Bioscience. Met twee vestigingen – een in Delft, Nederland, en een in Zürich, Zwitserland – bevindt Cradle zich in de wereld van biologie en kunstmatige intelligentie, een krachtige samensmelting van technologieën die de manier waarop wetenschappers eiwitten ontwerpen dreigt te verstoren.

Laat u niet misleiden door de schijnbaar beperkte focus van het bedrijf op eiwitten. Ze zijn niet alleen iets dat we eten - hoewel technisch diervrij vlees, ei en zuivel producten is inderdaad een grote focus van synthetische biologie. Eiwitten zijn ook veelzijdige biologische machines die aan bijna elke functie in levende cellen ten grondslag liggen en evenveel toepassingen hebben buiten de biologie. Denk aan de enzymen die worden gebruikt in wasmiddelen, cosmetica en textiel; of antilichamen die krachtige therapieën maken; of, in feite, elk ander gebied van de biotechnologie waar eiwitten reacties katalyseren om producten te maken zoals bulk- en speciale chemicaliën, smaak- en geurstoffen, biobrandstoffen, materialen en meer. Er zijn talloze toepassingen voor deze biomoleculen en Cradle wil nog meer toepassingen mogelijk maken met de mogelijkheid om op maat gemaakte eiwitten te ontwerpen die veelzijdige taken uitvoeren.

Cradle's mede-oprichter en CEO Stef van Grieken is een zelfbenoemde "leverancier van fijne eiwitten". Hij werkte de afgelopen tien jaar bij Google AI het leiden van de ontwikkeling van verschillende machine learning-toepassingen, evenals bij X, de "moonshot-fabriek" van Google, het beoordelen van de haalbaarheid van projecten in een vroeg stadium. Tijdens zijn ambtstermijn bij GoogleGOOG
, raakte hij gefascineerd door de taal van eiwitten - hoe de aminozuursequenties zich vertalen in specifieke vouwpatronen en structuren vormen waarmee eiwitten hun geavanceerde functies kunnen uitvoeren. Sindsdien werkt hij aan het idee om natuurlijke taalverwerkingstechnologie te combineren met ons begrip van hoe eiwitsequentie zich vertaalt in functie om betere voorspellingen te doen voor rationeel eiwitontwerp.

Designer-eiwitten zijn een miljardenindustrie: de markt zal naar verwachting bereiken $ 3.9 miljard 2024, grotendeels gedreven door op eiwit gebaseerde therapieën. Maar het kan nog groter: er is een enorm potentieel om uit te breiden naar andere gebieden van de synthetische biologie, als het ontwerpen van op maat gemaakte eiwitten maar niet zo moeilijk was. De manier waarop eiwit-engineering momenteel wordt gedaan, is met vallen en opstaan ​​in het laboratorium, en het typische slagingspercentage van het behalen van de ontwerpspecificaties is minder dan 1%. Om de kans op succes te vergroten, kunnen biologen softwaretools gebruiken zoals Rosetta or AlphaFold om de eiwitstructuur te voorspellen op basis van de sequentie. Eiwitten beginnen als een reeks aminozuren die zich vouwen tot 3D-vormen zoals origami. Maar het voorspellen van het vouwpatroon is een ongelooflijk complex probleem, en een programma als Rosetta vereist jarenlange training en duizenden computers om te werken.

Cradle benadert het probleem anders: ze gebruiken een generatief model om eiwitten te 'reverse-engineeren'. Je hebt misschien wel eens gehoord van of zelfs gebruik gemaakt van generatieve modellen zoals DALL-E die nieuwe afbeeldingen kan maken op basis van een beschrijvende invoer. De oprichters van Cradle dachten hetzelfde principe toe te passen om nieuwe eiwitarchitecturen te ontwerpen. In plaats van sequentiestructuurmodellen te gebruiken, gebruiken ze machine learning-algoritmen die zijn getraind op echte gegevens. De gebruiker kan specificeren wat voor soort eiwit hij wil ontwerpen en het platform geeft een lijst met mogelijke sequenties die die structuur kunnen creëren. En het mooiste is: u hoeft geen expert op het gebied van machine learning te zijn om het te gebruiken:

“Cradle's zelflerende, zelfverbeterende generatieve machine learning-modellen zijn gebaseerd op recente ontwikkelingen in 'natuurlijke taalverwerking' om te voorspellen welke delen van de genetische code van een eiwit een bioloog zal moeten veranderen. behoefte aan een machine-learning achtergrond”, aldus de CEO in een persbericht. "Door deze methode gelooft Cradle dat het de tijd en kosten om een ​​synthetisch biologisch product op de markt te brengen met een orde van grootte kan verminderen."

Tegenwoordig worden de meeste biotech- en synthetische biologiebedrijven aan hun lot overgelaten als het gaat om het ontwikkelen van eiwitten. Grote spelers op het gebied van eiwittechnologie zijn Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, en Bio-Rad, evenals kleinere bedrijven zoals codexisCDXS
, Genscript, Caribou Biowetenschappen, Arzeda, en onmogelijk voedsel. Maar voor veel synthetische biologiebedrijven is eiwittechnologie een middel om een ​​doel te bereiken, en waar ze zich echt op richten, zijn de downstream-toepassingen van aangepaste eiwitten. Cradle wil hen een tool aanreiken om hun kansen op succes te vergroten: "We willen teams helpen eiwitten te engineeren met minder en meer succesvolle experimenten", zegt Stef.

Cradle zelf is noch een bedrijf voor synthetische biologie, noch een machine learning-bedrijf - dat zijn ze allebei. “We wilden niet alleen een machine learning-bedrijf zijn; je moet ook echt de biologie begrijpen”, zegt Stef. Met expertise in machine learning-technologie en superieure laboratoriumvaardigheden die hun teamleden meebrachten van bedrijven als Google, IBMIBM
, Zymergen en Perfect Day heeft Cradle's team van slechts 13 mensen in minder dan een jaar een werkend platform gebouwd. Er zijn niet veel andere bedrijven in deze ruimte. Cyrus bio opgericht door Rosetta's ontwikkelaar David Baker, een professor aan de Universiteit van Washington, is een andere die AI-ondersteund eiwitontwerp gebruikt voor het ontwikkelen van nieuwe therapieën.

Om de diverse achtergronden van het Cradle-team te evenaren, heeft het bedrijf investeerders uit verschillende technische gebieden aangetrokken, waaronder de oprichter van het DNA-synthesebedrijf Twist Bioscience Emily Leproust en de president van Lyft, John Zimmer. De interesse van het ritdeelbedrijf kan in eerste instantie verrassend zijn; maar veel van de vorderingen op het gebied van machine learning zijn afkomstig uit andere technische gebieden. Mede-oprichter van het bedrijf, Jelle Prins, kwam zelf van UberUBER
en was betrokken bij het ontwerpen en bouwen van de eerste apps voor veel succesvolle bedrijven zoals Uber en Booking.com.

En dat is wat er gebeurt als verschillende gebieden van diepe techniek botsen: een sterrenstelsel van nieuwe mogelijkheden is geboren. Stef stelt zich voor dat zijn bedrijf innovaties op het gebied van synthetische biologie mogelijk maakt op het gebied van chemicaliën en ingrediënten, materiaalwetenschap en -techniek en andere gebieden: markt zou moeten dalen. Als je met een team van 15 man in een paar jaar en voor een paar miljoen dollar een biobased product kunt bouwen, dan is dat een succes.”

De software van Cradle wordt al door verschillende bedrijven gebruikt en ze willen deze zo breed mogelijk verspreiden. Daarom is het platform gratis te gebruiken voor academici. Cradle biedt ook vriendelijke IP-voorwaarden, waarbij de gebruikers geen royalty's hoeven te betalen voor producten die met behulp van het platform zijn ontwikkeld, evenals volledige privacy en veiligheid om handelsgeheimen te beschermen. "We willen het voor iedereen beschikbaar maken om eiwittechnologie te democratiseren", is de visie van de CEO van Cradle. Stef zal volgend jaar spreken op de SynBioBeta-conferentie, de plek waar leiders en visionairs op het gebied van synthetische biologie samenkomen om een ​​duurzamere toekomst te bewerkstelligen. Laten we eens kijken tot wat voor nieuwe ideeën de technologie van Cradle zal leiden.

Bedankt aan Katia Tarasava voor aanvullend onderzoek en rapportage over dit artikel. Ik ben de oprichter van SynBioBeta en sommige van de bedrijven waarover ik schrijf, waaronder Twist Bioscience, zijn sponsors van de SynBioBeta-conferentie en wekelijkse samenvatting.