Een drietal biochemici van de Universiteit van Wisconsin-Madison heeft een systeem ontwikkeld dat het proces van het opnieuw ontwerpen van enzymen automatiseert met behulp van robotapparatuur en een AI-model. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemical Engineering Jacob Rapp, Bennett Bremer en Philip Romero beschrijven hun systeem.

Het opnieuw ontwerpen van enzymen is een proces waarbij scheikundigen een testenzym aan experimenten onderwerpen, in de hoop een soortgelijk enzym te creëren met de gewenste eigenschappen, dat bijvoorbeeld bestand is tegen blootstelling aan temperaturen die hoger zijn dan normaal. Het huidige proces omvat een tijdrovende en eentonige screening, en scheikundigen zouden graag een manier zien om het proces te automatiseren. Bij deze nieuwe poging heeft het onderzoeksteam precies dat gedaan.

De onderzoekers gebruikten een faciliteit waar robots werden gehost die scheikundige experimenten uitvoeren. Ze voegden een AI-model toe dat de experimenten kon monitoren en hun resultaten kon gebruiken als startpunt voor nieuwe experimenten. Het idee was om het systeem te laten leren terwijl het werkte. Helaas ontdekte het team dat conventionele robotapparatuur niet opgewassen was tegen deze taak. Uiteindelijk hebben ze dat deel van hun systeem uitbesteed aan een cloudgebaseerd bedrijf dat gespecialiseerd is in scheikundig werk op afstand.

Nadat ze hun systeem hadden opgezet en aangepast om de resultaten te verbeteren, testten de onderzoekers het door een groep enzymen te identificeren en het systeem vervolgens te vragen nieuwe versies te vinden die normaal konden blijven functioneren bij blootstelling aan hogere temperaturen. Ze gaven het systeem twintig rondes om met de nieuw ontwikkelde enzymen te komen en het systeem produceerde er vier, die elk konden functioneren in omgevingen die 12°C hoger waren dan normaal.

Het onderzoeksteam concludeert dat hun aanpak levensvatbaar is, hoewel ze opmerken dat om echt nuttig te zijn, er een nieuwe generatie robothardware moet worden ontwikkeld om de mogelijkheden ervan volledig te kunnen benutten.

Meer informatie: Jacob T. Rapp et al, Zelfrijdende laboratoria om autonoom door het eiwitfitnesslandschap te navigeren, Natuurchemische technologie (2024). DOI:10.1038/s44286-023-00002-4

© 2024 Science X Netwerk