¿Se pueden mejorar las proteínas, un componente importante para todos los seres vivos, con inteligencia artificial? En una pequeña oficina y laboratorio en el campus de biotecnología de Delft, un equipo internacional de desarrolladores de software y biólogos cree que sí.
Aquí se encuentra la start-up Cradle, una empresa fundada en 2021 por Jelle Prins (ex-Uber), Eli Bixby y Stef van Grieken (ambos ex-Google), Harmen van Rossum (ex-DSM) y Elise de Reus, ex empleado de la empresa estadounidense de biotecnología Zymergen. Los dieciséis empleados de Cradle trabajan en ubicaciones en Delft y Zúrich, Suiza: biólogos, diseñadores de aplicaciones, programadores y expertos en aprendizaje automático.
En el campus fuertemente protegido frente a las fábricas de DSM, Cradle está construyendo un modelo de computadora que debe aprender a hablar el lenguaje de las proteínas. El objetivo es encontrar modificaciones en las proteínas que sean mejores que las que las personas pueden desarrollar con la ayuda de experimentos de laboratorio. Piense en anticuerpos mejorados para medicamentos o en una proteína que pueda descomponer el PET de las botellas de plástico más fácilmente a altas temperaturas.
Cradle es, por tanto, una de las nuevas empresas que se han constituido en los últimos años para desatar el rápido desarrollo de la inteligencia artificial sobre la biotecnología tradicional. American Absci tiene IA para crear nuevos anticuerpos. Arzeda (también una empresa estadounidense) usa algoritmos para diseñar nuevas proteínas y la empresa alemana Cambrium quiere que la IA diseñe fábricas de células completas. Cradle se centra en un problema concreto: la mejora de las proteínas.
Los inversores siguen la tendencia. El año pasado, según la empresa de datos Crunchbase, se invirtieron $ 59 mil millones en todo el mundo en nuevas empresas con inteligencia artificial como especialidad. Eso es el doble que en 2021. Cradle, que aún está en construcción, también recaudó 5,5 millones de dólares.
Varias personas privadas ricas y destacadas, incluido el ex director ejecutivo de DSM, Feike Sijbesma, y Adriaan Mol, del proveedor de servicios de pago de Ámsterdam, Mollie, y un grupo de inversores de riesgo contribuyeron con la inversión millonaria. Con ese dinero, Cradle construirá una pieza de software que los biólogos pronto podrán usar para diseñar y mejorar proteínas. El programa se encuentra actualmente en una fase de prueba, con algunos clientes y científicos que ya utilizan el software. Cradle espera tener un producto que pueda usarse a gran escala para finales de este año.
Es especial que en Cradle emprendedores de empresas de software como Google y Uber trabajen junto a expertos del mundo de la biotecnología formados científicamente. “Las grandes empresas tecnológicas tienen una gran aversión a abrir laboratorios caros”, dice Elise de Reus en el comedor del Campus Biotech. “Por el contrario, los biólogos son alérgicos a los desarrolladores de software que reducen la biología a algo programable”. Los biólogos suelen realizar experimentos en laboratorios utilizando software obsoleto e inaccesible desarrollado en universidades.
Invitados de Google
De Reus caminaba por un desierto en California en 2021, cuando recibió una aplicación de un amigo: ‘Los invitados de Google quieren hablar contigo sobre biotecnología’. “Cuando leí su discurso, caminé por el desierto indignado”, dice De Reus. “¿Quiénes se creen que son, que creen que pueden resolver problemas de la biología del mundo de la tecnología? Pero luego pensé: ¿qué podría hacer con una gran bolsa de dinero para unir estos dos mundos?
Los ‘invitados de Google’ fueron Stef van Grieken y Eli Bixby. Junto con el exdesarrollador e inversionista de Uber, Jelle Prins, Van Grieken pensó en una nueva empresa en 2020. Prins: “Tenía que convertirse en una empresa con un impacto positivo en el mundo. No queríamos configurar la próxima plataforma para compartir o la próxima empresa de entrega flash”. El dúo terminó con la biotecnología.
Un avance tecnológico en el verano de 2021 convenció a De Reus del valor añadido de la IA. Los investigadores de DeepMind, una empresa hermana de Google, lanzaron AlphaFold, un programa que puede predecir la estructura tridimensional de las proteínas con gran certeza. Hasta la llegada de AlphaFold, los investigadores a veces tenían que esforzarse durante años para determinar la estructura de una proteína. Los estudios de doctorado fracasaron. De Reus: “Y ahora podrías generar una estructura con solo tocar un botón. Esto fue un BFD”, dice ella. „Un maldito gran problema.”
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1 por ciento de aprobación
Las empresas de biotecnología utilizan bacterias o levaduras en biorreactores para fabricar todo tipo de productos, desde sustitutos del azúcar hasta enzimas detergentes. Los diseñadores de proteínas modifican las proteínas de muchas maneras para mejorar el rendimiento y la función. Pero un experimento con una nueva proteína puede llevar fácilmente semanas y el éxito no está garantizado. Si el 1 por ciento de los experimentos tienen éxito y conducen a una mejora, eso se considera un éxito. “Entonces, el 99 por ciento de todos los diseños son tiempo y materiales desperdiciados”, dice De Reus. “Si multiplicamos por diez la tasa de éxito, eso ya es valioso”.
El aprendizaje automático debería hacer que eso suceda. Las proteínas siguen una lógica similar a la del lenguaje humano. Los componentes básicos no son palabras, sino aminoácidos que forman una determinada estructura. Algunos aminoácidos son cruciales para esa estructura, otros son intercambiables, como las palabras en una oración. Con suficientes ejemplos, los modelos de Cradle deberían comprender cómo se puede hacer que una proteína sea más estable o más eficiente. De Reus: “Queremos uno amigo tienes abierto en tu navegador, que un biólogo pregunta en cada ronda de su experimento: Esta proteína debe cumplir estas condiciones, ¿qué cambio específico debo hacer para lograr este objetivo? Y luego nuestro programa se pone a trabajar”.
El gran problema de Cradle: la disponibilidad de datos. Los buenos datos de laboratorio para las proteínas son escasos y las empresas de biotecnología no están ansiosas por compartir los resultados de los experimentos así como así. Es por eso que Cradle ha establecido su propio laboratorio modesto para probar directamente las predicciones y mejorar los modelos en el laboratorio.
Por el momento, Cradle continuará construyendo allí, con la ayuda de algunos clientes de prueba. “Si pienso: esto es todo, solo entonces seremos más grandes”, dice Prins. “Luego traemos la mayor cantidad de personas posible, la mayor cantidad de dinero posible y buscamos ese gran impacto. Y luego se convierte en todo o nada”.
Una versión de este artículo también apareció en el periódico del 23 de enero de 2023.