Trong tuần qua, @arcinstitute đã công bố ba phát hiện mới mà tôi rất tự hào. • Bộ gen do AI tạo ra đầu tiên trên thế giới có chức năng. Sử dụng Evo 2 (mô hình ML sinh học lớn nhất từng được đào tạo, mà Arc phát hành hợp tác với @nvidia vào tháng Hai), các nhà khoa học của Arc đã tận dụng thực tế rằng Evo 2 là một mô hình sinh ra để sản xuất các chuỗi hoàn toàn mới cho các bộ gen phage hoàn chỉnh. Điều này có nghĩa là họ đã sử dụng AI để tạo ra các bộ gen hoàn toàn mới, chưa từng thấy trong tự nhiên. Họ đã tổng hợp các bộ gen này một cách thực nghiệm và cho thấy rằng các phage do AI tạo ra thực sự hoạt động, tiêu diệt vi khuẩn E. coli với hiệu quả cao. • Germinal, một hệ thống AI để tạo ra các kháng thể mới. Thiết kế kháng thể là một trong những vấn đề lớn của sinh học y tế do tầm quan trọng và tính hữu ích rõ ràng của chúng trong việc tạo ra các liệu pháp. (Kháng thể là các hạt nhỏ giúp hệ thống miễn dịch nhận diện các tác nhân gây bệnh và các kẻ xâm nhập có hại khác. Xem thêm bài viết Works in Progress gần đây về chủ đề này: [1].) Ngày nay, việc thiết kế các kháng thể hiệu quả rất tốn kém và chậm chạp. Germinal là một cách rẻ và nhanh để sản xuất các ứng viên thuốc, với tỷ lệ thành công lên đến 22%. Điều này có nghĩa là một người có thể từ việc phải sàng lọc hàng ngàn ứng viên trong phòng thí nghiệm đến việc sàng lọc có thể chỉ vài chục. Mặc dù còn sớm, nhưng tôi nghi ngờ rằng các phương pháp tốt hơn để thiết kế kháng thể sẽ là một điều rất quan trọng cho việc điều trị bệnh trong những năm tới. • Hôm nay, chúng tôi đã công bố một bài báo cho thấy rằng "chỉnh sửa cầu", mà các nhà khoa học của Arc lần đầu tiên giới thiệu vào năm ngoái, có thể thực hiện các chỉnh sửa chính xác trong các tế bào người dài tới 1 triệu cặp base, và không dựa vào cơ chế sửa chữa tế bào vốn không thể đoán trước (mà CRISPR yêu cầu, thường dẫn đến các lỗi chỉnh sửa). Họ đã cho thấy rằng có thể sử dụng chỉnh sửa này để cắt bỏ các đoạn DNA lặp lại gây ra bệnh Friedreich’s ataxia (một bệnh thần kinh), một phương pháp cũng nên có liên quan đến bệnh Huntington và các rối loạn tương tự khác. Một điều đặc biệt thú vị về nó là có thể chỉ định từng nucleotide trong cửa sổ chỉnh sửa mở rộng, có nghĩa là các chỉnh sửa cầu đệ quy có thể là một cách mạnh mẽ để lập trình lại ngay cả những đặc điểm sinh học do nhiều đột biến gen gây ra. (Các liệu pháp gen ngày nay nhắm vào các đột biến đơn lẻ.) Arc còn khá mới. Cửa của nó mở ra vào giữa năm 2022, và hiện có 300 người. Tôi rất hào hứng về những phát hiện này vì chúng cho thấy rằng một số hy vọng của chúng tôi khi bắt đầu Arc đang bắt đầu được đền đáp: • AI/ML và tính toán là trung tâm của cả ba. Điều này rõ ràng đúng với hai cái đầu tiên, nhưng yếu tố di truyền di động đứng sau chỉnh sửa cầu cũng được phát hiện là kết quả của một tìm kiếm tính toán phức tạp. Một trong những giả định của chúng tôi khi bắt đầu Arc là niềm tin rằng giao điểm giữa phần mềm/AI và sinh học phòng thí nghiệm thực nghiệm sẽ cho phép những điều tuyệt vời xảy ra. (Và bên cạnh việc yêu cầu công việc tính toán lớn, cả ba điều này cũng yêu cầu công việc phòng thí nghiệm thực nghiệm mạnh mẽ, được phối hợp chặt chẽ dưới một mái nhà vật lý duy nhất.) • Chúng tôi đã thử nghiệm với ý tưởng rằng một số công nghệ đang tạo ra một loại "vòng lặp Turing" mới trong sinh học: các tiến bộ trong giải trình tự (bao gồm cả giải trình tự tế bào đơn) cho chúng tôi những cách mới để đọc; các transformer và AI cho chúng tôi những cách mới để suy nghĩ; và di truyền chức năng (như chỉnh sửa cầu) cho chúng tôi những cách mới để viết. Bộ ba phát hiện này trải dài qua mỗi phần của vòng lặp này, và chúng tôi hy vọng sẽ có những lợi ích tích lũy trong việc cải thiện từng phần. • Arc là một tổ chức phi lợi nhuận, mà chúng tôi hy vọng sẽ làm cho việc hợp tác với người khác dễ dàng hơn, vì chúng tôi có thể tránh những lo lắng về lợi nhuận tài chính. Điều này thực sự đang chứng minh là quan trọng, và cả ba dự án này đều liên quan đến sự hợp tác chặt chẽ với người khác. Germinal được thực hiện hợp tác với @SynBioGaoLab tại Stanford; Evo 2 được đào tạo hợp tác với Nvidia. Chỉnh sửa cầu được công bố chung với một cấu trúc từ @HNisimasu Lab tại Đại học Tokyo. Arc cố gắng làm cho những phát hiện của mình hữu ích (xem Evo 2 Designer[2]) cho người khác, và mã nguồn của các dự án tính toán là mã nguồn mở, hy vọng sẽ giúp người khác dễ dàng phát hiện ra những cơ hội mới cho sự hợp tác và đối tác trong tương lai. Quan trọng nhất, Arc tự nó là một sự hợp tác đang diễn ra với @UCSF, @UCBerkeley và @Stanford. • Với Arc, chúng tôi muốn tạo điều kiện cho công việc từ dưới lên và từ trên xuống tốt hơn. Với nguồn tài trợ hoàn toàn linh hoạt, không ràng buộc mà chúng tôi cung cấp cho các nhà nghiên cứu, chúng tôi muốn tạo điều kiện cho những phát hiện và con đường điều tra hoàn toàn bất ngờ. Với các sáng kiến của viện chúng tôi (xung quanh việc tạo ra một tế bào ảo và chữa bệnh Alzheimer), chúng tôi muốn mang đến một quy mô và mức độ phối hợp mà thường khó khăn trong khoa học cơ bản. Germinal là một phát hiện "bất ngờ" không liên quan đến sự phối hợp từ trên xuống, trong khi Evo 2 là kết quả của kế hoạch và tài trợ cấp cao đầy tham vọng. • Nhân loại chưa bao giờ chữa khỏi một bệnh phức tạp (một loại bệnh bao gồm hầu hết các bệnh thoái hóa thần kinh, hầu hết các bệnh ung thư và hầu hết các bệnh tự miễn dịch), và hy vọng của tôi là Arc có thể giúp thay đổi điều này. Cũng rõ ràng rằng AI sẽ cách mạng hóa sinh học, và tôi hy vọng rằng Arc có thể tập hợp hiệu quả các thành phần cần thiết để tận dụng tối đa tiềm năng của nó. Tôi có phần thiên vị, nhưng tôi nghĩ một số sinh học thú vị nhất trên thế giới hiện đang được thực hiện tại Arc. (Họ luôn tuyển dụng nếu bạn quan tâm.) Mặc dù tôi là một trong những người sáng lập Arc, tôi dành hầu hết thời gian của mình cho Stripe, nơi chúng tôi dành thời gian xây dựng cơ sở hạ tầng kinh tế cho internet. Tất cả công lao cho sự tiến bộ của Arc nên thuộc về các nhà khoa học và nhân viên xuất sắc đã làm cho Arc trở thành ngôi nhà của họ hoặc đã chọn hợp tác với chúng tôi. (Bạn có thể đọc thêm về những phát hiện cụ thể này trong các chủ đề này: [3], [4], [5].) Tôi cũng rất biết ơn các nhân viên tuyệt vời của Stripe đã xây dựng công ty làm cho công việc đang diễn ra của Arc trở nên khả thi, và cho hàng triệu khách hàng đã chọn hợp tác với Stripe. John và tôi cảm thấy may mắn khi có thể hỗ trợ công việc của Arc đến mức mà chúng tôi đang làm. Có thể đây là đọc quá nhiều vào nó, nhưng đôi khi tôi cảm thấy có một điểm chung giữa @arcinstitute và @stripe. Cả sinh học và cơ sở hạ tầng kinh tế đều liên quan đến việc lý luận về các hệ thống phức tạp với nhiều cấp độ hiệu ứng phát sinh, và trong cả hai trường hợp, việc xây dựng các công cụ đúng có thể mang lại lợi ích lớn gần như không giới hạn. Mặc dù tiến bộ trong cả hai thường mất nhiều thời gian, nhưng cũng cảm thấy như năm năm tới trong cả hai sẽ là một trong những năm thú vị nhất trong ký ức sống.