310 AI: ورود چت بات‌ها به حوزه طراحی پروتئین

در رقابت برای استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند هوش مصنوعی و مدل های زبانی (LLM) برای نوآوری‌های بایومدیکال، یک شرکت قصد دارد نحوه کشف و طراحی پروتئین‌های جدید را به طور اساسی تغییر دهد. استارت آپ 310AI که توسط کوشیار عظیمیان و Kathy Y. Wei تاسیس شده است، راه حلی نو در اسفاده از این فناوری‎‌ها ارائه می‌کند.
مولکول‌های زیستی مانند پروتئین‌ها، آنزیم‌ها و آنتی‌بادی‌ها عملکردهای اساسی را انجام می‌دهند که زمینه ساز پیشرفت‌ها در صنایع از پزشکی گرفته تا کشاورزی است. با این حال، شناسایی یا مهندسی این مولکول‌های زیستی برای داشتن ویژگی‌های مطلوب معمولاً شامل مطالعات آزمایشگاهی فشرده یا آزمون و خطای پرهزینه است. این استارتاپ پیشگام یک راه حل دیجیتال و رادیکال است. توسعه یک دستیار متنی مانند ChatGPT که در مسیر تست‌های In-Silico کاربر را همراهی می کند.

پلتفرم 310AI

مشاهده دمو

در قلب پلتفرم 310AI یک رابط چت بات قرار دارد که به کاربران اجازه می دهد به راحتی پروتئین های مورد نظر خود را مشخص و طراحی کنند. کاربران می توانند درخواست پروتئین هایی با ویژگی های ساختاری خاص، خواص شیمیایی، توالی در مناطق خاص، یا میل اتصال به اهداف مشخص را ارائه دهند. سپس چت بات از مجموعه ای از مدل های پیشرفته هوش مصنوعی اختصاصی برای هر کاربرد استفاده می کند تا فضای جستجوی گسترده پیکربندی های پروتئینی ممکن را کشف کند و توالی و ساختار پروتئینی سفارشی سازی شده را تولید کند. نکته مهم این است که کاربران می توانند این توالی های مختلف را گرفته و با استفاده از مدل های پیشرفته پیش بینی ساختار سه بعدی پروتئین مانند AlphaFold، ساختار سه بعدی آن‌ها را مشاهده کنند. فراتر از طراحی اولیه، محققان همچنین می‌توانند از این پلتفرم برای اصلاح و تکرار زیرساخت‌های پروتئینی، درخواست دنباله‌های جایگزین متناسب با الگوی ساختاری نمونه یا معیارهای دیگر استفاده کنند. برای ارزیابی عملکرد، 310AI شبیه سازی اتصال پروتئین‌های مد نظر در برابر اهداف مولکولی مشخص امکان پذیر می کند.

این ادغام رابط کاربری مکالمه محور، طراحی توالی، پیش‌بینی و تجزیه و تحلیل ساختاری، و ارزیابی عملکرد به 310AI اجازه می‌دهد تا یک پلتفرم مهندسی پروتئین همه جانبه ارائه کند. چت بات امکان دسترسی بصری را برای کاربران فراهم می‌کند، در حالی که مدل‌های تخصصی پیاده سازی شده، بهینه‌سازی سریع پروتئین را در وسعت و مقیاسی که در غیر این صورت به صورت دستی قابل دستیابی نیست، امکان‌پذیر می‌سازد.

این قابلیت جدید می‌تواند توانایی انسان را برای برنامه‌ریزی عملکرد پروتئین‌های بر اساس مشخصات مختلف مانند ساختار سه بعدی، گسترش داده و تسریع بخشد. کاربردهای این پلتفرم از طراحی داروهای جدید، تا یافتن کاتالیزورهای زیستی برای تبدیل زباله به سوخت زیستی، تا مهندسی آنتی‌بادی‌های مسدودکننده ویروس به عنوان پیشگیری از بیماری‌های همه‌گیر را شامل می‌شود.

کاربرد و تاثیر این پلتفرم در صنایع مختلف

توانایی طراحی سریع پروتئین‌های متنوع با ویژگی‌های دلخواه می‌تواند تحقیق و توسعه را در صنایع از درمان گرفته تا انرژی متحول کند. با ممکن کردن توان عملیاتی بالا در مهندسی پروتئین که با روش‌های معمولی همتا نیست، 310AI این پتانسیل را دارد که سرعت توسعه نوآوری‌های زیست فناورانه را افزایش دهد.

در کشف دارو، فناوری 310AI می‌تواند به کشف و طراحی پروتئین‌های درمانی که دقیقاً پروفایل‌های فعالیت بیولوژیکی مناسب را نشان می‌دهند و در عین حال از فعل و انفعالات منفی اجتناب می‌کنند، کمک کند. این می تواند به طور قابل توجهی نرخ موفقیت را افزایش دهد و به توسعه دهندگان کمک کند تا بهترین درمان ها را برای بیماری هایی که قبلاً غیر قابل درمان بوده اند ایجاد کنند. فرایند توسعه یک داروی جدید شامل سال‌های متعدد تحقیق و توسعه است و ممکن است در هر مرحله شکست بخورد و خسارات بسیار زیادی بر تولید کننده وارد کند. فناوری‌های این چنینی که سرعت توسعه را افزایش می‌دهند و فرایند انجام تست‌های InSilico را ساده می‌کنند، می‌توانند سبب یافتن سریع کاندید‌های دارویی معتبر شوند و شرکت‌های داروسازی را به مطالعه درمان بیماری‌های که تاکنون درمانی نداشتند و بیماری‌های نادر سوق دهد. همچنین این مسئله سبب کاهش هزینه‌های تحقیق و توسعه می‌شود که به دارو‌هایی ارزان تر برای مصرف کننده ختم می‌شود.

فراتر از توسعه داروهای جدید، سازندگان می توانند از 310AI برای طراحی آنزیم های سفارشی برای کاتالیز کردن واکنش های کلیدی برای تولید مواد زیستی، سوخت های زیستی و مواد شیمیایی سازگار با محیط زیست استفاده کنند – جایگزین فرآیندهای سنتی که به دما و فشار بالا نیاز دارند. تولید زیستی سازگار با محیط زیست و کارآمد این نوید را می دهد که روش های تولید ناپایدار موجود را منسوخ کند.

برنامه‌های آینده شرکت

310AI سرمایه گذاری های شرکت هایی مانند Cota Capital و AVV را دریافت کرده است. با این پشتوانه مالی، این شرکت اکنون در تعامل با شرکت های دارویی و بیوتکنولوژی متمرکز شده است تا فناوری خود را به نمایش بگذارد و شیوه‌های مشارکت بالقوه را کشف کند.

نشان دادن اینکه چگونه پلتفرم 310AI می تواند در جریان تحقیق و توسعه موجود ادغام شود، برای برجسته کردن ارزش و پذیرش آن بسیار مهم است. هدف این شرکت ارائه نمونه‌هایی واقعی از این است که چگونه مهندسی پروتئین از طریق مدل‌های هوش مصنوعی می‌تواند جدول زمانی را در برنامه‌های کشف دارو و توسعه مواد زیستی تسریع کند.

در عین حال، ایجاد چنین محاسبات پیچیده‌ای به طوری مقیاس‌پذیر و قابل دسترسی بدون هزینه‌های محاسبات ابری بازدارنده یک چالش باقی می‌ماند. در حالی که آزمایش‌های In-Silico کارایی‌های بسیار زیادی را ممکن می‌سازد، اجرای حجم بالایی از مدل‌سازی مولکولی و ارزیابی‌های توالی پروتئین همچنان می‌تواند هزینه‌های قابل‌توجهی را متحمل شود. بهینه سازی این تعادل زمینه ای برای تمرکز در آینده خواهد بود.

جمع بندی

ظهور 310AI نوید دهنده عصر جدیدی است که در آن طراحی مولکول های زیستی با مشخصات سفارشی می تواند به اندازه مهندسی نرم افزار قابل اعتماد و در دسترس باشد. این شرکت با یک رابط چت بات بصری که محققان را قادر می‌سازد به سادگی ویژگی‌های پروتئین مورد نظر را درخواست کنند، قصد دارد امکانات بی‌شمار طراحی محاسباتی را فراتر از آزمایشگاه‌های تخصصی در دسترس قرار دهد. کاربردهای اولیه در کشف درمان‌های بالقوه و مهندسی آنزیم‌های تولید زیستی، نوید تغییر فرایند تحقیق و توسعه در سراسر داروسازی و دیگر حوزه‌ها را نشان می‌دهد.

در حالی که چالش‌هایی پیرامون به حداقل رساندن هزینه‌های محاسباتی گران وجود دارد، برای 310AI و پیشگامان سیستم های تسریع طراحی مولکول‌های زیستی، آینده روشن به نظر می رسد. موفقیت آنها ممکن است روزی به ما این امکان را بدهد که ایده های نجات دهنده ای را که قبلاً دست نخورده باقی مانده بودند کشف و به فعلیت برسانیم و به درک جدیدی از قوانین حاکم بر دنیای پروتئین ها برسیم.