Na semana passada, @arcinstitute publicou três novas descobertas das quais estou muito orgulhoso. • Os primeiros genomas funcionais gerados por IA do mundo. Usando o Evo 2 (o maior modelo de ML de biologia já treinado, que a Arc lançou em parceria com a @nvidia em fevereiro), os cientistas da Arc aproveitaram o fato de que o Evo 2 é um modelo generativo para produzir sequências completamente novas para genomas completos de fagos. Ou seja, eles usaram a IA para produzir genomas totalmente novos, nunca antes vistos pela natureza. Eles sintetizaram experimentalmente esses genomas e mostraram que esses fagos gerados por IA realmente funcionam, matando bactérias E. coli com alta eficácia. • Germinal, um sistema de IA para criar novos anticorpos. O design de anticorpos é um dos grandes problemas da biologia médica, dada a sua óbvia importância e utilidade para a criação de terapêuticas. (Os anticorpos são partículas minúsculas que ajudam o sistema imunológico a identificar patógenos e outros intrusos prejudiciais. Veja também o recente artigo Works in Progress sobre este tópico: [1].) Hoje, projetar anticorpos eficazes é muito caro e lento. O Germinal é uma maneira barata e rápida de produzir candidatos a medicamentos, com taxas de sucesso de até 22%. Isso significa que se pode passar de ter que selecionar milhares de candidatos no laboratório para selecionar talvez algumas dezenas. É cedo, mas suspeito que métodos melhores para projetar anticorpos serão um grande negócio para o tratamento de doenças nos próximos anos. Hoje, publicamos um artigo mostrando que a "edição de ponte", que os cientistas do Arc introduziram pela primeira vez no ano passado, pode fazer edições precisas em células humanas com até 1 milhão de pares de bases e sem depender de máquinas de reparo celular intrinsecamente imprevisíveis (que o CRISPR exige, muitas vezes levando a erros de edição). Eles mostraram que é possível usar essa edição para cortar as repetições de DNA que causam a ataxia de Friedreich (uma doença neurológica), uma abordagem que também deve ser relevante para a doença de Huntington e outros distúrbios semelhantes. Uma coisa particularmente legal sobre isso é que é possível especificar cada nucleotídeo dentro da janela de edição estendida, o que significa que as edições de ponte recursiva podem ser uma maneira poderosa de reprogramar até mesmo características biológicas causadas por muitas mutações genéticas. (As terapias genéticas hoje têm como alvo mutações únicas.) Arc é muito novo. Suas portas foram abertas em meados de 2022 e agora são 300 pessoas. Estou animado com essas descobertas porque elas mostram que várias de nossas esperanças em iniciar o Arc estão começando a valer a pena: • IA/ML e computação estão no centro de todos os três. Isso é obviamente verdade para os dois primeiros, mas o elemento genético móvel por trás da edição de pontes também foi descoberto como resultado de uma pesquisa computacional complexa. Uma de nossas premissas ao iniciar o Arc era a crença de que a interseção de software/IA e biologia experimental de laboratório úmido deveria permitir grandes coisas. (E além de exigir um ótimo trabalho computacional, todos os três também exigiram um forte trabalho de laboratório úmido, rigidamente coordenado sob um único teto físico.) • Temos brincado com a ideia de que um punhado de tecnologias está permitindo um novo tipo de "loop de Turing" na biologia: os avanços do sequenciamento (incluindo o sequenciamento de célula única) nos dão novas maneiras de ler; transformadores e IA nos dão novas maneiras de pensar; e a genômica funcional (como a edição de pontes) nos dá novas maneiras de escrever. Esse trio de descobertas abrange cada parte desse ciclo, e esperamos que haja retornos compostos na melhoria de cada parte. • A Arc é uma organização sem fins lucrativos, o que esperávamos que facilitasse a colaboração com outras pessoas, pois podemos evitar preocupações com o retorno financeiro. Isso está realmente se mostrando importante, e todos esses três projetos envolveram uma estreita parceria com outros. Germinal foi feito em parceria com @SynBioGaoLab em Stanford; O Evo 2 foi treinado em parceria com a Nvidia. A edição da ponte foi publicada em conjunto com uma estrutura do @HNisimasu Lab da Universidade de Tóquio. O Arc tenta tornar suas descobertas úteis (veja o Evo 2 Designer[2]) para outros, e o código por trás dos projetos computacionais é de código aberto, tornando mais fácil para outros identificar novas oportunidades de colaboração e parceria no futuro. Acima de tudo, o próprio Arc é uma colaboração contínua com @UCSF, @UCBerkeley e @Stanford. • Com o Arc, queríamos permitir um melhor trabalho de baixo para cima e de cima para baixo. Com o financiamento totalmente flexível e sem compromisso que fornecemos aos investigadores, queremos permitir descobertas e caminhos de investigação completamente inesperados. Com as iniciativas do nosso instituto (em torno da criação de uma célula virtual e da cura da doença de Alzheimer), queremos trazer uma escala e um nível de coordenação que geralmente são difíceis na ciência básica. Germinal é uma descoberta "surpresa" que não envolveu coordenação de cima para baixo, enquanto Evo 2 é o resultado de um ambicioso planejamento e financiamento de alto nível. • A humanidade nunca curou uma doença complexa (uma categoria que inclui a maioria das doenças neurodegenerativas, a maioria dos cânceres e a maioria das doenças autoimunes), e minha esperança é que o Arc possa ajudar a mudar isso. Também está claro que a IA revolucionará a biologia, e espero que a Arc possa efetivamente agregar os ingredientes necessários para capitalizar totalmente sua promessa. Sou tendencioso, mas acho que algumas das biologias mais legais do mundo estão sendo feitas atualmente no Arc. (Eles estão sempre contratando se você estiver interessado.) Embora eu seja cofundador da Arc, passo quase todo o meu tempo na Stripe, onde passamos nosso tempo construindo infraestrutura econômica para a internet. Todo o crédito pelo progresso do Arc deve ir para os notáveis cientistas e funcionários que fizeram do Arc sua casa ou que escolheram colaborar conosco. (Você pode ler mais sobre essas descobertas específicas nestes tópicos: [3], [4], [5].) Também sou muito grato aos incríveis funcionários da Stripe que construíram a empresa que torna possível o trabalho contínuo da Arc e aos milhões de clientes que optaram por fazer parceria com a Stripe. John e eu nos sentimos afortunados por poder apoiar o trabalho da Arc na medida em que o fazemos. Talvez isso esteja lendo demais, mas às vezes sinto que há uma semelhança entre @arcinstitute e @stripe. Tanto a biologia quanto a infraestrutura econômica envolvem o raciocínio sobre sistemas complexos com muitos níveis de efeitos emergentes e, em ambos os casos, construir as ferramentas certas pode ter benefícios quase ilimitados. Mesmo que o progresso em ambos tenda a levar muito tempo, também parece que os próximos cinco anos em ambos serão alguns dos mais interessantes da memória viva. (Se a infraestrutura econômica é o seu problema, temos uma série de anúncios fantásticos chegando no Stripe Tour em Nova York na próxima semana. Sintonize!)