Mae Startup Crudle yn Gadael i Chi Ddylunio Proteinau Personol Trwy Deipio Yn Anogol

Mae yna gwmni newydd ar y bloc a'i genhadaeth yw gwneud bioleg rhaglennu yn hawdd. Galwodd y startup Ewropeaidd Cradle yn dod i'r amlwg o lechwraidd ar ôl adeiladu eu platfform. Mae newydd gyhoeddi rownd ariannu sbarduno €5.5 miliwn ($5.4m) dan arweiniad Mentrau Mynegai, Prifddinas Caredig, a buddsoddwyr angel gan gynnwys John Zimmer, cyd-sylfaenydd a llywydd LyftLYFT
, ac Emily Leproust, Prif Swyddog Gweithredol a sylfaenydd Biowyddoniaeth Twist. Gyda dau safle - un yn Delft, yr Iseldiroedd, ac un yn Zurich, y Swistir, - mae Cradle yn pontio byd bioleg a deallusrwydd artiffisial, cyfuniad pwerus o dechnolegau sy'n bygwth amharu ar y ffordd y mae gwyddonwyr yn dylunio proteinau.

Peidiwch â chael eich twyllo gan ffocws ymddangosiadol gul y cwmni ar broteinau. Nid dim ond rhywbeth rydyn ni'n ei fwyta ydyn nhw - er eu bod yn beirianneg cig heb anifeiliaid, wyau, a llaeth cynhyrchion yn wir yn ffocws mawr o fioleg synthetig. Mae proteinau hefyd yn beiriannau biolegol amlbwrpas sy'n sail i bob swyddogaeth bron mewn celloedd byw ac sydd â chymaint o ddefnyddiau y tu allan i fioleg. Meddyliwch am yr ensymau a ddefnyddir mewn glanedyddion, colur, a thecstilau; neu wrthgyrff sy'n gwneud therapiwteg pwerus; neu, mewn gwirionedd, unrhyw faes biotechnoleg arall lle mae proteinau'n cataleiddio adweithiau i wneud cynhyrchion fel cemegau swmp ac arbenigol, blasau a phersawr, biodanwyddau, deunyddiau, a mwy. Mae yna ddefnyddiau di-rif ar gyfer y biomoleciwlau hyn, ac mae Cradle eisiau galluogi hyd yn oed mwy o gymwysiadau gyda'r gallu i ddylunio proteinau wedi'u teilwra sy'n cyflawni tasgau amlbwrpas.

Mae Stef van Grieken, cyd-sylfaenydd a Phrif Swyddog Gweithredol Cradle, yn “ddarparwr protein mân” hunan-ddisgrifiedig. Treuliodd y degawd diwethaf yn gweithio yn Google AI arwain datblygiad nifer o gymwysiadau dysgu peiriant, yn ogystal ag yn X, “ffatri moonshot” Google, asesu dichonoldeb prosiectau cyfnod cynnar. Yn ystod ei gyfnod yn GoogleGOOG
, cafodd ei swyno gan iaith proteinau – sut mae dilyniannau asidau amino yn trosi’n batrymau plygu penodol ac yn ffurfio strwythurau sy’n caniatáu i broteinau gyflawni eu swyddogaethau soffistigedig. Ers hynny, mae wedi bod yn gweithio ar y syniad i gyfuno technoleg prosesu iaith naturiol â'n dealltwriaeth o sut mae dilyniant protein yn trosi'n swyddogaeth i wneud gwell rhagfynegiadau ar gyfer dylunio protein rhesymegol.

Mae proteinau dylunwyr yn ddiwydiant gwerth biliynau o ddoleri: rhagwelir y bydd y farchnad yn cyrraedd $ 3.9 biliwn gan 2024, wedi'i yrru'n bennaf gan therapiwteg sy'n seiliedig ar brotein. Ond gallai fod hyd yn oed yn fwy: mae potensial enfawr ar gyfer ehangu i feysydd eraill o fioleg synthetig, pe na bai dylunio proteinau wedi'u teilwra yn unig mor anodd. Y ffordd y mae peirianneg protein yn cael ei wneud ar hyn o bryd yw trwy brofi a methu yn y labordy, ac mae'r gyfradd llwyddiant nodweddiadol o gyrraedd y manylebau dylunio yn llai nag 1%. Er mwyn cynyddu'r siawns o lwyddo, gall biolegwyr ddefnyddio offer meddalwedd fel Rosetta or AlphaPlyg i ragfynegi adeiledd protein yn seiliedig ar ei ddilyniant. Mae proteinau'n dechrau fel dim ond llinynnau o asidau amino sy'n plygu i siapiau 3D fel origami. Ond mae rhagweld y patrwm plygu yn broblem anhygoel o gymhleth, ac mae rhaglen fel Rosetta yn gofyn am flynyddoedd o hyfforddiant a miloedd o gyfrifiaduron i'w rhedeg.

Mae Crud yn mynd at y broblem yn wahanol: maen nhw'n defnyddio model cynhyrchiol i “wrthdroi” proteinau. Efallai eich bod wedi clywed am neu hyd yn oed ddefnyddio modelau cynhyrchiol fel SLAB sy'n gallu creu delweddau newydd yn seiliedig ar fewnbwn disgrifiadol. Roedd sylfaenwyr Cradle yn meddwl defnyddio'r un egwyddor i ddylunio pensaernïaeth protein newydd. Yn hytrach na defnyddio modelau dilyniant-strwythur, maent yn defnyddio algorithmau dysgu peirianyddol wedi'u hyfforddi ar ddata go iawn. Gall y defnyddiwr nodi pa fath o brotein y mae am ei ddylunio, a bydd y platfform yn darparu rhestr o ddilyniannau posibl a all greu'r strwythur hwnnw. A'r rhan orau yw - nid oes rhaid i chi fod yn arbenigwr dysgu peiriannau i'w ddefnyddio:

“Mae modelau dysgu peirianyddol cynhyrchiol hunan-ddysgu, hunanwella Cradle yn tynnu ar ddatblygiadau diweddar mewn ‘prosesu iaith naturiol’ i ragfynegi pa rannau o god genetig protein y bydd angen i fiolegydd eu newid, gan wella’n sylweddol siawns gwyddonydd o gyflawni canlyniadau arbrofol cadarnhaol heb y angen cefndir dysgu peiriannau”, meddai'r Prif Swyddog Gweithredol mewn datganiad i'r wasg. “Trwy’r dull hwn, mae Cradle yn credu y gall leihau’r amser a’r gost o gael cynnyrch bioleg synthetig i’r farchnad yn ôl trefn maint.”

Heddiw, mae'r rhan fwyaf o gwmnïau biotechnoleg a bioleg synthetig yn cael eu gadael i'w dyfeisiau eu hunain o ran peirianneg proteinau. Chwaraewyr mawr yn y maes peirianneg protein yn cynnwys Thermo Fischer, Danaher, Agilent TechnologiesA
, a Bio-Rad, yn ogystal â chwmnïau llai fel CodexisCDXS
, Genscript, Biowyddorau Caribou, Arzeda, a Bwydydd Anmhosibl. Ond i lawer o gwmnïau bioleg synthetig, mae peirianneg protein yn fodd i ddod i ben, a'r hyn y maent yn canolbwyntio arno mewn gwirionedd yw cymhwyso proteinau wedi'u teilwra i lawr yr afon. Mae Cradle eisiau rhoi offeryn iddynt wella eu siawns o lwyddo: “Rydym am helpu timau i beiriannu proteinau gyda llai o arbrofion a mwy llwyddiannus,” meddai Stef.

Nid yw Crud ei hun yn gwmni bioleg synthetig nac yn gwmni dysgu peirianyddol - maent ill dau. “Doedden ni ddim eisiau bod yn gwmni dysgu peirianyddol yn unig; mae'n rhaid i chi wir ddeall y fioleg hefyd,” meddai Stef. Gydag arbenigedd mewn technoleg dysgu peiriannau a sgiliau labordy uwchraddol y daeth aelodau eu tîm â nhw gan gwmnïau fel Google, IBMIBM
, Zymergen, a Diwrnod Perffaith, mae tîm Cradle o ddim ond 13 o bobl wedi adeiladu llwyfan gweithio mewn llai na blwyddyn. Nid oes llawer o gwmnïau eraill yn y gofod hwn. Cyrus Bio a sefydlwyd gan ddatblygwr Rosetta David Baker, athro ym Mhrifysgol Washington, yn un arall sy'n defnyddio dylunio protein gyda chymorth AI ar gyfer datblygu therapiwteg newydd.

I gyd-fynd â chefndiroedd amrywiol tîm Cradle, mae'r cwmni wedi denu buddsoddwyr o wahanol feysydd technoleg, gan gynnwys sylfaenydd y cwmni synthesis DNA Twist Bioscience Emily Leproust a llywydd Lyft, John Zimmer. Gall y llog gan y cwmni rhannu reidiau fod yn syndod i ddechrau; ond mae llawer o'r datblygiadau mewn dysgu peirianyddol wedi dod o feysydd eraill o dechnoleg. Roedd cyd-sylfaenydd y cwmni Jelle Prins ei hun yn dod o UberUBER
a bu'n ymwneud â dylunio ac adeiladu'r apiau cyntaf ar gyfer llawer o gwmnïau llwyddiannus fel Uber a Booking.com.

A dyna sy'n digwydd pan fydd gwahanol feysydd o technoleg ddwfn gwrthdaro: mae galaeth o bosibiliadau newydd yn cael ei eni. Mae Stef yn rhagweld y bydd ei gwmni’n grymuso arloesiadau bioleg synthetig yn y gofod cemegau a chynhwysion, gwyddor deunyddiau a pheirianneg, a meysydd eraill: “Gobeithio y byddwn ni’n gatalydd i adeiladu llawer mwy o gwmnïau oherwydd y gost o gyrraedd [cynnyrch] dylai'r farchnad fynd i lawr. Os gallwch chi adeiladu cynnyrch bio-seiliedig gyda thîm o 15 o bobl mewn cwpl o flynyddoedd a dim ond ychydig filiwn o ddoleri, byddai hynny'n llwyddiant."

Mae meddalwedd Cradle eisoes yn cael ei ddefnyddio gan sawl cwmni, ac maen nhw am ei ddosbarthu mor eang â phosib. Dyna pam mae'r platfform yn rhad ac am ddim i academyddion ei ddefnyddio. Mae Cradle hefyd yn cynnig telerau IP cyfeillgar, lle nad oes rhaid i'r defnyddwyr dalu breindaliadau ar unrhyw gynhyrchion a ddatblygir gan ddefnyddio'r platfform, yn ogystal â phreifatrwydd a diogelwch llwyr i amddiffyn cyfrinachau masnach. “Rydym am sicrhau ei fod ar gael i bawb i ddemocrateiddio peirianneg protein,” yw gweledigaeth Prif Swyddog Gweithredol Cradle. Bydd Stef yn siarad yng nghynhadledd SynBioBeta y flwyddyn nesaf, y man lle mae arweinwyr bioleg synthetig a gweledigaethwyr yn ymgynnull i greu dyfodol mwy cynaliadwy. Gawn ni weld pa fath o syniadau newydd y bydd technoleg Cradle yn eu hysbrydoli.

Diolch i chi Katia Tarasava am ymchwil ac adroddiadau ychwanegol ar yr erthygl hon. Fi yw sylfaenydd SynBioBeta, ac mae rhai o'r cwmnïau yr wyf yn ysgrifennu amdanynt, gan gynnwys Twist Bioscience, yn noddwyr y Cynhadledd SynBioBeta ac crynhoad wythnosol.