Startup Cradle Memungkinkan Anda Mendesain Protein Kustom Hanya Dengan Mengetik Di Prompt

Ada perusahaan baru di blok yang misinya adalah membuat biologi pemrograman menjadi mudah. Startup Eropa menelepon Buaian muncul dari stealth setelah membangun platform mereka. Itu baru saja mengumumkan putaran pendanaan awal € 5.5 juta ($ 5.4 juta). Indeks Ventures, Modal Kerabat, dan angel investor termasuk John Zimmer, salah satu pendiri dan presiden LyftLyft
, dan Emily Leproust, CEO dan pendiri Putar Bioscience. Dengan dua lokasi – satu di Delft, Belanda, dan satu lagi di Zurich, Swiss, – Cradle mengangkangi dunia biologi dan kecerdasan buatan, perpaduan kuat teknologi yang mengancam cara ilmuwan merancang protein.

Jangan tertipu oleh fokus perusahaan yang tampaknya sempit pada protein. Mereka bukan hanya sesuatu yang kita makan – meskipun rekayasa daging, telur, dan susu bebas hewani produk memang menjadi fokus besar biologi sintetik. Protein juga merupakan mesin biologis serbaguna yang menopang hampir semua fungsi dalam sel hidup dan memiliki kegunaan yang sama banyaknya di luar biologi. Pikirkan enzim yang digunakan dalam deterjen, kosmetik, dan tekstil; atau antibodi yang membuat terapi yang kuat; atau, pada kenyataannya, bidang bioteknologi lainnya di mana protein mengkatalisasi reaksi untuk membuat produk seperti bahan kimia massal dan khusus, rasa dan wewangian, biofuel, bahan, dan banyak lagi. Ada banyak kegunaan untuk biomolekul ini, dan Cradle ingin mengaktifkan lebih banyak lagi aplikasi dengan kemampuan merancang protein khusus yang melakukan tugas serbaguna.

Salah satu pendiri dan CEO Cradle, Stef van Grieken, menggambarkan dirinya sendiri sebagai "penyedia protein halus". Dia menghabiskan dekade terakhir bekerja di Google AI memimpin pengembangan beberapa aplikasi pembelajaran mesin, serta di X, "pabrik moonshot" Google, menilai kelayakan proyek tahap awal. Selama masa jabatannya di GoogleGOOG
, ia menjadi terpesona dengan bahasa protein – bagaimana sekuens asam amino diterjemahkan ke dalam pola pelipatan tertentu dan membentuk struktur yang memungkinkan protein menjalankan fungsinya yang canggih. Sejak saat itu, dia telah mengerjakan ide untuk menggabungkan teknologi pemrosesan bahasa alami dengan pemahaman kita tentang bagaimana urutan protein diterjemahkan menjadi fungsi untuk membuat prediksi yang lebih baik untuk desain protein yang rasional.

Protein perancang adalah industri bernilai miliaran dolar: pasar diproyeksikan akan tercapai $ 3.9 miliar 2024, sebagian besar didorong oleh terapi berbasis protein. Tapi itu bisa menjadi lebih besar: ada potensi besar untuk bercabang ke bidang biologi sintetik lainnya, jika saja merancang protein khusus tidak begitu sulit. Cara rekayasa protein saat ini dilakukan adalah melalui coba-coba di laboratorium, dan tingkat keberhasilan tipikal untuk mencapai spesifikasi desain kurang dari 1%. Untuk meningkatkan peluang sukses, ahli biologi dapat menggunakan perangkat lunak seperti Rosetta or Lipatan Alfa untuk memprediksi struktur protein berdasarkan urutannya. Protein dimulai hanya sebagai rangkaian asam amino yang terlipat menjadi bentuk 3D seperti origami. Tapi memprediksi pola lipat adalah masalah yang sangat rumit, dan program seperti Rosetta membutuhkan pelatihan bertahun-tahun dan ribuan komputer untuk dijalankan.

Cradle mendekati masalah secara berbeda: mereka menggunakan model generatif untuk "merekayasa balik" protein. Anda mungkin pernah mendengar atau bahkan menggunakan model generatif seperti DALL-E yang dapat membuat gambar baru berdasarkan input deskriptif. Pendiri Cradle berpikir untuk menerapkan prinsip yang sama untuk merancang arsitektur protein baru. Alih-alih menggunakan model struktur urutan, mereka menggunakan algoritma pembelajaran mesin yang dilatih pada data nyata. Pengguna dapat menentukan jenis protein apa yang ingin mereka desain, dan platform akan memberikan daftar kemungkinan urutan yang dapat membuat struktur tersebut. Dan bagian terbaiknya adalah – Anda tidak perlu menjadi ahli pembelajaran mesin untuk menggunakannya:

“Model pembelajaran mesin generatif Cradle yang otodidak dan berkembang sendiri memanfaatkan kemajuan terbaru dalam 'pemrosesan bahasa alami' untuk memprediksi bagian mana dari kode genetik protein yang perlu diubah oleh ahli biologi, secara signifikan meningkatkan peluang ilmuwan untuk mencapai hasil eksperimen positif tanpa membutuhkan latar belakang pembelajaran mesin”, kata CEO dalam siaran pers. “Melalui metode ini, Cradle yakin dapat mengurangi waktu dan biaya untuk memasarkan produk biologi sintetik secara signifikan.”

Saat ini, sebagian besar perusahaan biotek dan biologi sintetik dibiarkan sendiri dalam hal rekayasa protein. Pemain utama di bidang rekayasa protein antara lain Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, dan Bio-Rad, serta perusahaan kecil seperti KodeksCDXS
, Genskrip, Biosains Karibu, Arzeda, dan Makanan yang Mustahil. Tetapi bagi banyak perusahaan biologi sintetik, rekayasa protein adalah alat untuk mencapai tujuan, dan yang sebenarnya mereka fokuskan adalah aplikasi hilir dari protein khusus. Cradle ingin memberi mereka alat untuk meningkatkan peluang sukses mereka: "Kami ingin membantu tim merekayasa protein dengan eksperimen yang lebih sedikit dan lebih sukses," kata Stef.

Cradle sendiri bukanlah perusahaan biologi sintetik atau pembelajaran mesin – keduanya adalah keduanya. “Kami tidak ingin hanya menjadi perusahaan pembelajaran mesin; Anda benar-benar harus memahami biologi juga, ”kata Stef. Dengan keahlian dalam teknologi pembelajaran mesin dan keterampilan lab yang unggul yang dibawa oleh anggota tim mereka dari perusahaan seperti Google, IBMIBM
, Zymergen, dan Perfect Day, tim Cradle yang hanya terdiri dari 13 orang telah membangun platform kerja dalam waktu kurang dari setahun. Tidak banyak perusahaan lain di ruang ini. Biografi Cyrus didirikan oleh pengembang Rosetta David Baker, seorang profesor di University of Washington, adalah satu lagi yang menggunakan desain protein berbantuan AI untuk mengembangkan terapi baru.

Untuk mencocokkan latar belakang tim Cradle yang beragam, perusahaan telah menarik investor dari berbagai bidang teknologi, termasuk pendiri perusahaan sintesis DNA Twist Bioscience Emily Leproust dan presiden Lyft John Zimmer. Ketertarikan dari perusahaan ride share mungkin mengejutkan pada awalnya; tetapi banyak kemajuan dalam pembelajaran mesin berasal dari bidang teknologi lainnya. Salah satu pendiri perusahaan Jelle Prins sendiri berasal dari UberUBER
dan terlibat dalam merancang dan membuat aplikasi pertama untuk banyak perusahaan sukses seperti Uber dan Booking.com.

Dan itulah yang terjadi ketika daerah yang berbeda teknologi yang mendalam bertabrakan: galaksi kemungkinan baru lahir. Stef membayangkan perusahaannya memberdayakan inovasi biologi sintetik di ruang bahan kimia dan bahan, ilmu dan teknik material, dan bidang lainnya: “Mudah-mudahan kami akan menjadi katalis bagi lebih banyak perusahaan yang akan dibangun karena biaya untuk mendapatkan [produk] menjadi pasar harus turun. Jika Anda dapat membangun produk berbasis bio dengan tim yang terdiri dari 15 orang dalam beberapa tahun dan hanya dengan beberapa juta dolar, itu akan sukses.”

Perangkat lunak Cradle sudah digunakan oleh beberapa perusahaan, dan mereka ingin mendistribusikannya seluas mungkin. Inilah sebabnya mengapa platform ini bebas digunakan untuk akademisi. Cradle juga menawarkan persyaratan IP yang bersahabat, di mana pengguna tidak perlu membayar royalti atas produk apa pun yang dikembangkan menggunakan platform, serta privasi dan keamanan lengkap untuk melindungi rahasia dagang. “Kami ingin membuatnya tersedia bagi semua orang untuk mendemokratisasi rekayasa protein,” adalah visi CEO Cradle. Stef akan berbicara di konferensi SynBioBeta tahun depan, tempat para pemimpin dan visioner biologi sintetik berkumpul untuk mewujudkan masa depan yang lebih berkelanjutan. Mari kita lihat ide baru seperti apa yang akan diilhami oleh teknologi Cradle.

Terima kasih kepada Katya Tarasava untuk penelitian dan pelaporan tambahan pada artikel ini. Saya adalah pendiri SynBioBeta, dan beberapa perusahaan yang saya tulis, termasuk Twist Bioscience, adalah sponsor dari Konferensi SynBioBeta dan intisari mingguan.