Вместо того чтобы полагаться на постепенные мутации, модели искусственного интеллекта могут предлагать большие партии новых белковых последовательностей – часто порядка тысячи вариантов одновременно – разработанных в соответствии с определенными функциональными критериями.

Затем на ручных и роботизированных лабораторных платформах выполняется серия экспериментов для каждого варианта, обычно включающих несколько анализов для каждого белка.

Полученные данные передаются обратно в модель искусственного интеллекта, которая обновляет свои прогнозы и генерирует новый набор кандидатов. Этот замкнутый рабочий процесс, основанный на данных, обеспечивает более быструю итерацию и исследование более широкого пространства проектирования, чем традиционные методы.

Раньше подход "лаборатория в цикле", основанный на ИИ, был ограничен тремя факторами: масштабируемым моделированием с использованием ИИ, масштабируемым синтезом молекул и масштабируемой проверкой в лабораторных условиях. Первые два фактора значительно улучшились за последние пять лет, но проверка в лабораторных условиях по‑прежнему сталкивается с серьезными проблемами.

Например, увеличение производительности за счет миниатюризации анализов – например, переход с 96‑луночного на 384‑луночный формат – сокращает расход реагентов и позволяет использовать более крупные экраны, но при этом также снижает выход белка из каждого варианта, что может ограничить последующую характеристику и привести к компромиссу между масштабом и глубиной анализа.

Кроме того, уровни экспрессии белка часто различаются в разных экспериментах и конструкциях, что усложняет сравнения и снижает надежность данных, используемых для переобучения моделей ИИ. В совокупности эти факторы подчеркивают необходимость в более точных, масштабируемых и согласованных экспериментальных платформах для полной реализации потенциала проектирования белков, основанного на ИИ.

Технологический процесс белковой инженерии, управляемый искусственным интеллектом в лабораторных условиях

Imec предлагает строительные блоки на основе чипов, которые могли бы внести новшества в этот этап разработки белка в лабораторных условиях