In der vergangenen Woche hat @arcinstitute drei neue Entdeckungen veröffentlicht, auf die ich sehr stolz bin. • Die weltweit ersten funktionalen, KI-generierten Genome. Mit Evo 2 (dem größten je trainierten ML-Modell für Biologie, das Arc im Februar in Partnerschaft mit @nvidia veröffentlicht hat) nutzten die Wissenschaftler von Arc die Tatsache, dass Evo 2 ein generatives Modell ist, um völlig neue Sequenzen für vollständige Phagen-Genome zu erzeugen. Das heißt, sie verwendeten KI, um völlig neue, von der Natur noch nie gesehene Genome zu produzieren. Sie synthetisierten diese Genome experimentell und zeigten, dass diese KI-generierten Phagen tatsächlich funktionieren und E. coli-Bakterien mit hoher Effizienz abtöten. • Germinal, ein KI-System zur Erstellung neuer Antikörper. Das Design von Antikörpern ist eines der großen Probleme der medizinischen Biologie, angesichts ihrer offensichtlichen Bedeutung und Nützlichkeit für die Entwicklung von Therapeutika. (Antikörper sind winzige Partikel, die dem Immunsystem helfen, Krankheitserreger und andere schädliche Eindringlinge zu identifizieren. Siehe auch den aktuellen Artikel "Works in Progress" zu diesem Thema: [1].) Heute ist das Design effektiver Antikörper sehr teuer und zeitaufwendig. Germinal ist eine kostengünstige und schnelle Möglichkeit, Arzneikandidaten zu produzieren, mit Erfolgsquoten von bis zu 22 %. Das bedeutet, dass man von der Notwendigkeit, Tausende von Kandidaten im Labor zu screenen, zu vielleicht nur ein paar Dutzend übergehen kann. Es ist noch früh, aber ich vermute, dass bessere Methoden zur Gestaltung von Antikörpern in den kommenden Jahren eine sehr große Rolle bei der Behandlung von Krankheiten spielen werden. • Heute haben wir ein Papier veröffentlicht, das zeigt, dass "Bridge Editing", das die Wissenschaftler von Arc letztes Jahr erstmals eingeführt haben, präzise Änderungen in menschlichen Zellen vornehmen kann, die bis zu 1 Million Basenpaare lang sind, und das ohne auf intrinsisch unvorhersehbare zelluläre Reparaturmechanismen angewiesen zu sein (auf die CRISPR angewiesen ist, was oft zu Bearbeitungsfehlern führt). Sie zeigten, dass es möglich ist, mit dieser Bearbeitung die DNA-Wiederholungen herauszuschneiden, die Friedreichs Ataxie (eine neurologische Erkrankung) verursachen, ein Ansatz, der auch für Huntington und andere ähnliche Störungen relevant sein sollte. Eine besonders coole Sache daran ist, dass es möglich ist, jedes Nukleotid innerhalb des erweiterten Bearbeitungsfensters anzugeben, was bedeutet, dass rekursive Bridge-Bearbeitungen potenziell eine leistungsstarke Möglichkeit sein könnten, sogar biologische Merkmale, die durch viele genetische Mutationen verursacht werden, neu zu programmieren. (Genetische Therapien zielen heute auf einzelne Mutationen ab.) Arc ist ziemlich neu. Die Türen öffneten sich Mitte 2022, und jetzt sind es 300 Personen. Ich bin begeistert von diesen Entdeckungen, weil sie zeigen, dass eine Reihe unserer Hoffnungen, Arc zu gründen, zu Früchten beginnt: • KI/ML und Berechnung stehen im Zentrum aller drei. Das ist offensichtlich für die ersten beiden wahr, aber das mobile genetische Element hinter Bridge Editing wurde ebenfalls als Ergebnis einer komplexen computergestützten Suche entdeckt. Eine unserer Prämissen bei der Gründung von Arc war der Glaube, dass die Schnittstelle von Software/AI und experimenteller Laborbiologie Großes ermöglichen sollte. (Und neben dem Erfordernis großartiger Computerarbeit erforderten auch alle drei starke Laborarbeit, die eng unter einem einzigen physischen Dach koordiniert wurde.) • Wir haben mit der Idee gespielt, dass eine Handvoll Technologien eine neue Art von "Turing-Schleife" in der Biologie ermöglichen: Sequenzierungsfortschritte (einschließlich Einzelzellsequenzierung) geben uns neue Möglichkeiten zu lesen; Transformer und KI geben uns neue Möglichkeiten zu denken; und funktionale Genomik (wie Bridge Editing) gibt uns neue Möglichkeiten zu schreiben. Dieses Trio von Entdeckungen umfasst jeden Teil dieser Schleife, und wir hoffen, dass es kumulative Erträge bei der Verbesserung jedes Teils geben wird. • Arc ist eine gemeinnützige Organisation, von der wir hofften, dass sie die Zusammenarbeit mit anderen erleichtern würde, da wir uns keine Sorgen um finanzielle Rückflüsse machen müssen. Dies erweist sich tatsächlich als wichtig, und alle drei dieser Projekte beinhalteten enge Partnerschaften mit anderen. Germinal wurde in Partnerschaft mit @SynBioGaoLab an der Stanford-Universität durchgeführt; Evo 2 wurde in Partnerschaft mit Nvidia trainiert. Bridge Editing wurde gemeinsam mit einer Struktur des @HNisimasu Lab an der Universität Tokio veröffentlicht. Arc versucht, seine Entdeckungen nützlich zu machen (siehe den Evo 2 Designer[2]) für andere, und der Code hinter den computergestützten Projekten ist Open Source, was hoffentlich anderen hilft, neue Möglichkeiten für Zusammenarbeit und Partnerschaft in der Zukunft zu erkennen. Vor allem ist Arc selbst eine laufende Zusammenarbeit mit @UCSF, @UCBerkeley und @Stanford. • Mit Arc wollten wir besseres Bottom-up- und Top-down-Arbeiten ermöglichen. Mit der vollständig flexiblen, ohne Bedingungen verbundenen Finanzierung, die wir den Forschern bieten, wollen wir völlig unerwartete Entdeckungen und Untersuchungsansätze ermöglichen. Mit unseren Institutsinitiativen (rund um die Schaffung einer virtuellen Zelle und die Heilung von Alzheimer) wollen wir einen Maßstab und ein Koordinationsniveau erreichen, das in der Grundlagenforschung normalerweise schwierig ist. Germinal ist eine "Überraschungs"-Entdeckung, die keine Top-down-Koordination erforderte, während Evo 2 das Ergebnis ehrgeiziger hochrangiger Planung und Finanzierung ist. • Die Menschheit hat noch nie eine komplexe Krankheit geheilt (eine Kategorie, die die meisten neurodegenerativen Krankheiten, die meisten Krebsarten und die meisten Autoimmunerkrankungen umfasst), und meine Hoffnung ist, dass Arc dazu beitragen kann, dies zu ändern. Es ist auch klar, dass KI die Biologie revolutionieren wird, und ich hoffe, dass Arc effektiv die Zutaten aggregieren kann, die notwendig sind, um ihr Versprechen voll auszuschöpfen. Ich bin voreingenommen, aber ich denke, dass einige der coolsten biologischen Arbeiten der Welt derzeit bei Arc durchgeführt werden. (Sie stellen immer ein, wenn Sie interessiert sind.) Obwohl ich Mitbegründer von Arc bin, verbringe ich fast meine gesamte Zeit bei Stripe, wo wir daran arbeiten, die wirtschaftliche Infrastruktur für das Internet aufzubauen. Alle Anerkennung für den Fortschritt von Arc gebührt den bemerkenswerten Wissenschaftlern und Mitarbeitern, die Arc zu ihrem Zuhause gemacht haben oder die sich entschieden haben, mit uns zusammenzuarbeiten. (Sie können mehr über diese besonderen Entdeckungen in diesen Threads lesen: [3], [4], [5].) Ich bin auch sehr dankbar für die großartigen Stripe-Mitarbeiter, die das Unternehmen aufgebaut haben, das die laufende Arbeit von Arc möglich macht, und für die Millionen von Kunden, die sich entschieden haben, mit Stripe zusammenzuarbeiten. John und ich fühlen uns glücklich, Arc's Arbeit in dem Maße unterstützen zu können, wie wir es tun. Vielleicht interpretiere ich das zu sehr, aber ich habe manchmal das Gefühl, dass es eine Gemeinsamkeit zwischen @arcinstitute und @stripe gibt. Sowohl Biologie als auch wirtschaftliche Infrastruktur beinhalten das Nachdenken über komplexe Systeme mit vielen Ebenen emergenter Effekte, und in beiden Fällen kann der Bau der richtigen Werkzeuge nahezu unbegrenzte Vorteile haben. Auch wenn der Fortschritt in beiden Bereichen oft lange dauert, fühlt es sich auch so an, als würden die nächsten fünf Jahre in beiden Bereichen einige der interessantesten in der lebenden Erinnerung sein. (Wenn wirtschaftliche Infrastruktur Ihr Ding ist, haben wir nächste Woche beim Stripe Tour in New York eine ganze Reihe fantastischer Ankündigungen, die anstehen. Schalten Sie ein!)