Uždaryti
Šiandien gamtoje randami fermentai atlieka svarbias funkcijas įvairiose pramonės šakose – nuo medicinos ir žemės ūkio iki chemijos produktų gamybos. Vis dėlto, tradicinis šių biologinių katalizatorių kūrimas vyksta modifikuojant jau egzistuojančius, gamtoje randamus fermentus. Šis „iš viršaus į apačią“ (angl. Top-down) taikomas metodas dažnai riboja fermentų efektyvumą ir pritaikomumą. Laurynas Karpus (30 m.), Vykintas Jauniškis (29 m.) ir Irmantas Rokaitis (28 m.) kartu su Rolandu Meškiu ir Donatu Repečka sukūrė naujos kartos dirbtinio intelekto ir fizikinių modelių pagrindu grįstą fermentų inžinerijos platformą, veikiančią principu „iš apačios į viršų“ (angl. Bottom-up). Šiuo metodu įmonė fermentus kuria nuo pirmo atomo, , užtikrinant precizišką kontrolę, aukštesnį efektyvumą ir spartesnius inžinerijos ciklus. Jų išradimas pelnė jiems vietą tarp dešimties geriausių pasaulio inovatorių – vadinamųjų „rytojaus formuotojų“ (angl. Tomorrow Shapers) – „Young Inventors Prize 2025“ konkurse. Jie buvo atrinkti nepriklausomos komisijos iš daugiau nei 450 kandidatų.
Fermentų inžinerijos galimybių išplėtimas
Karpus, Jauniškis ir Rokaitis yra įmonės „Biomatter“, išvysčiusios „Intelligent Architecture™“ platformą, bendraįkūrėjai. Ši platforma – tai dirbtinio intelekto įrankis, leidžiantis kurti naujus fermentus nuo “tuščio lapo“, taip išvengiant jau gamtoje jau randamų fermentų modifikacijų.
Tradiciniai fermentų inžinerijos metodai yra paremti nedidelių pakeitimų įvedimu į jau gamtoje egzistuojančias baltymų molekules. Būtent tai riboja fermentų pritaikymą naujoms, XXI-ojo amžiaus reikmėms. „Biomatter“ sukurtoje „Intelligent Architecture™“ platformoje yra taikomas „iš apačios į viršų“ (angl. Bottom-up) principas, kurio pagalba kuriami unikalūs fermentai, atitinkantys konkrečius įvairių pramonės šakų poreikius. Sujungus mašininį mokymąsi, bei fizikiniais modeliais pagrįstą modeliavimą ir eksperimentinius testavimus laboratorijoje, platforma nuolat tobulina savo kuriamus fermentus ir jų funkcijas. Rezultatas – efektyvesni, lengvai gaminami, ir konkrečiai aplikacijai pritaikyti fermentai, pagerinantys biologinių produktų gamybą, vaistų kūrimą ir tvarią cheminių medžiagų gamybą.
Mašininio mokymosi modelis
Karpus, Jauniškis ir Rokaitis susipažino Vilniaus universiteto Biotechnologijos institute, kur 2017 m. pirmą kartą tyrinėjo dirbtiniu intelektu valdomą sintetinių fermentų generavimą. Šio darbo metu sukurtas „Protein GAN“ algoritmas pademonstravo, jog pasitelkiant mašininio mokymosi modelį, galima sukurti naujus, gamtoje neegzistuojančius fermentus. Paskatinti šio pasiekimo, 2018 m. jie įkūrė įmonę „Biomatter“, siekdami įgalinti pramonę taikant dirbtiniu intelektu paremtą fermentų inžineriją
Kai kurių rinkos tyrimų duomenimis, 2025 m. pasaulinė fermentų rinka vertinama daugiau kaip 10 mlrd. eurų, o iki 2034 m. prognozuojama, kad ji pasieks 15 mlrd. eurų. Auga efektyvesnių ir lengviau pritaikomų sprendimų paklausa. Nuo pat įkūrimo įmonė „Biomatter“ bendradarbiavo su pirmaujančiomis biotechnologijų ir farmacijos bendrovėmis. Viena jų - „Kirin“. Šio projekto metu buvo pagerintas žmogaus pieno oligosacharidų (HMO) – kūdikių sveikatai būtinų maistinių medžiagų gamybos procesas. Įmonė taip pat bendradarbiauja su „ArcticZymes Technologies“. Šios partnerystės tikslas - fermentų, naudojamų genų terapijoje, vakcinų gamyboje ir biogamyboje, optimizacija.
„Sukūrę naujų fermentų kūrimo technologiją, kurią riboja tik mūsų vaizduotė, išlaisviname pagrindinę kliūtį sprendžiant XXI a. sveikatos ir tvarumo problemas“ – sako šie trys kūrėjai.
„Young Inventors Prize“ apdovanojimu pagerbiami 30 metų ir jaunesni pasaulio inovatoriai, naudojantys technologijas Jungtinių Tautų darnaus vystymosi tikslų (DVT) keliamiems pasauliniams iššūkiams spręsti. Lietuvos komandos išradimas prisideda prie 3-ojo (Gera sveikata ir gerovė) ir 9-ojo (Pramonė, inovacijos ir infrastruktūra) tikslų įgyvendinimo, skatindamas efektyvesnę fermentų inžinerijos plėtrą, kuri yra reikalinga sveikatos priežiūros gerinimui, pramonei ir tvarumui.
2025 m. konkurso nugalėtojai bus paskelbti per tiesioginę transliaciją 2025 m. birželio 18 d. Islandijoje vyksiančios ceremonijos metu.
Daugiau informacijos apie išradimo poveikį, technologiją ir išradėjų istoriją.
