За последнюю неделю @arcinstitute опубликовал три новых открытия, которыми я очень горжусь. • Первые в мире функциональные геномы, созданные с помощью ИИ. Используя Evo 2 (самую большую модель машинного обучения в биологии, когда-либо обученную, которую Arc выпустил в партнерстве с @nvidia в феврале), ученые Arc воспользовались тем, что Evo 2 является генеративной моделью, чтобы создать совершенно новые последовательности для полных геномов фагов. То есть они использовали ИИ для создания совершенно новых геномов, которые никогда не были видны в природе. Они экспериментально синтезировали эти геномы и показали, что эти геномы, созданные ИИ, действительно работают, убивая бактерии E. coli с высокой эффективностью. • Germinal, система ИИ для создания новых антител. Дизайн антител является одной из великих проблем медицинской биологии, учитывая их очевидную важность и полезность для создания терапевтических средств. (Антитела — это крошечные частицы, которые помогают иммунной системе идентифицировать патогены и других вредных захватчиков. См. также недавнюю статью Works in Progress на эту тему: [1].) Сегодня создание эффективных антител очень дорого и медленно. Germinal — это дешевый и быстрый способ производства кандидатов в лекарства с коэффициентом успеха до 22%. Это означает, что можно перейти от необходимости просматривать тысячи кандидатов в лаборатории к просмотру, возможно, нескольких десятков. Это еще рано, но я подозреваю, что лучшие методы дизайна антител будут иметь огромное значение для лечения заболеваний в ближайшие годы. • Сегодня мы опубликовали статью, показывающую, что "редактирование моста", которое ученые Arc впервые представили в прошлом году, может делать точные изменения в человеческих клетках длиной до 1 миллиона пар оснований, и без опоры на непредсказуемую клеточную ремонтную машину (на которую полагается CRISPR, что часто приводит к ошибкам редактирования). Они показали, что возможно использовать это редактирование для удаления повторов ДНК, которые вызывают атаксию Фридрейха (неврологическое заболевание), подход, который также должен быть актуален для болезни Хантингтона и других подобных расстройств. Одной из особенно интересных вещей является то, что можно указать каждую нуклеотид в расширенном окне редактирования, что означает, что рекурсивные редактирования моста могут потенциально стать мощным способом перепрограммирования даже биологических признаков, вызванных множеством генетических мутаций. (Генетические терапии сегодня нацелены на одиночные мутации.) Arc довольно новый. Его двери открылись в середине 2022 года, и сейчас здесь 300 человек. Я взволнован этими открытиями, потому что они показывают, что ряд наших надежд, связанных с началом Arc, начинает оправдываться: • ИИ/МЛ и вычисления находятся в центре всех трех. Это очевидно для первых двух, но мобильный генетический элемент, стоящий за редактированием моста, также был открыт в результате сложного вычислительного поиска. Одним из наших предположений при создании Arc было убеждение, что пересечение программного обеспечения/ИИ и экспериментальной биологии в лаборатории должно позволить достичь великих вещей. (И помимо необходимости в большом вычислительном труде, все три из этих проектов также требовали сильной лабораторной работы, тесно координированной под одной крышей.) • Мы играли с идеей, что несколько технологий создают новый вид "цикла Тьюринга" в биологии: достижения в секвенировании (включая секвенирование одиночных клеток) дают нам новые способы чтения; трансформеры и ИИ дают нам новые способы мышления; а функциональная геномика (такая как редактирование моста) дает нам новые способы записи. Эта тройка открытий охватывает каждую часть этого цикла, и мы надеемся, что будут кумулятивные результаты в улучшении каждой части. • Arc является некоммерческой организацией, что, как мы надеялись, сделает сотрудничество с другими проще, поскольку мы можем избежать беспокойства о финансовой отдаче. Это действительно оказывается важным, и все три этих проекта включали тесное партнерство с другими. Germinal был выполнен в партнерстве с @SynBioGaoLab в Стэнфорде; Evo 2 была обучена в партнерстве с Nvidia. Редактирование моста было совместно опубликовано с структурой из лаборатории @HNisimasu в Токийском университете. Arc старается сделать свои открытия полезными (см. Evo 2 Designer[2]) для других, а код за вычислительными проектами является открытым исходным кодом, что, надеемся, облегчит другим обнаружение новых возможностей для сотрудничества и партнерства в будущем. Более того, сам Arc является продолжающимся сотрудничеством с @UCSF, @UCBerkeley и @Stanford. • С Arc мы хотели обеспечить лучшую работу снизу вверх и сверху вниз. С полностью гибким финансированием без условий, которое мы предоставляем исследователям, мы хотим позволить совершенно неожиданным открытиям и направлениям исследования. С нашими инициативами института (вокруг создания виртуальной клетки и лечения болезни Альцгеймера) мы хотим обеспечить масштаб и уровень координации, которые обычно трудно достичь в базовой науке. Germinal — это "неожиданное" открытие, которое не требовало координации сверху вниз, в то время как Evo 2 является результатом амбициозного высокоуровневого планирования и финансирования. • Человечество никогда не излечивало сложные заболевания (категория, которая включает большинство нейродегенеративных заболеваний, большинство раков и большинство аутоиммунных заболеваний), и моя надежда заключается в том, что Arc сможет помочь изменить это. Также очевидно, что ИИ революционизирует биологию, и я надеюсь, что Arc сможет эффективно агрегировать необходимые ингредиенты, чтобы полностью реализовать его обещание. Я предвзят, но я думаю, что некоторые из самых крутых биологических исследований в мире в настоящее время проводятся в Arc. (Они всегда нанимают, если вам интересно.) Хотя я являюсь соучредителем Arc, я почти все свое время провожу в Stripe, где мы занимаемся созданием экономической инфраструктуры для интернета. Вся заслуга за прогресс Arc должна принадлежать замечательным ученым и сотрудникам, которые сделали Arc своим домом или выбрали сотрудничество с нами. (Вы можете прочитать больше об этих конкретных открытиях в этих темах: [3], [4], [5].) Я также очень благодарен удивительным сотрудникам Stripe, которые построили компанию, которая делает возможной текущую работу Arc, и миллионам клиентов, которые выбрали сотрудничество с Stripe. Джон и я чувствуем себя счастливыми, что можем поддерживать работу Arc в той мере, в какой мы это делаем. Может быть, я слишком много в этом вижу, но иногда мне кажется, что между @arcinstitute и @stripe есть общность. И биология, и экономическая инфраструктура связаны с рассуждениями о сложных системах с множеством уровней возникающих эффектов, и в обоих случаях создание правильных инструментов может иметь почти безграничные преимущества. Хотя прогресс в обоих случаях, как правило, занимает много времени, также кажется, что следующие пять лет в обоих случаях будут одними из самых интересных в памяти. (Если экономическая инфраструктура — это ваша тема, у нас есть целая серия фантастических анонсов, которые будут на Stripe Tour в Нью-Йорке на следующей неделе. Настройтесь!)