谷歌遇上西雅图初创,用螺旋藻高效低成本生产救命药?CEO:3年后上市首款产品

卖水人 / 2021-08-12 20:27:54

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谷歌的 AI 专家决定帮助西雅图初创 Lumen Bioscience (以下简称 “Lumen”),推进其基于螺旋藻的药物发现。



美东时间 8 月 11 日,Lumen 宣布和谷歌达成合作。同日,两家公司合作的论文以题为 Machine Learning Optimization of Photosynthetic Microbe Cultivation and Recombinant Protein Production 发表在生物学预印本网站 bioRxiv 上,该论文表明,在机器学习的参与下,螺旋藻生产蛋白质的能力加倍。



Lumen 的联合创始人兼首席科学官 Jim Roberts 称,该研究论文是第一篇描述人工智能在制药上应用的文章。



Lumen 还表示,这项由 Lumen 的信息学负责人 Caitlin Gamble 和谷歌高级软件工程师 Drew Bryant 领导的研究,从美国能源部获得了 200 万美元的研究资助,并得到了盖茨基金会的部分支持。这些资金将用于提高基于螺旋藻生物制造的生产力。



事实上,近半年来,Lumen 陆续和诺和诺德、谷歌等达成合作,并获得了多方的资金支持。



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(来源:crunchbase)



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机器学习让生产力翻倍

成立于 2017 年的 Lumen 愿景宏大:针对全球流行疾病开发生物候选药物,包括新冠肺炎、诺如病毒、疟疾、致命腹泻疾病等。

与其它制药公司不同,Lumen 所有的研究均基于螺旋藻。螺旋藻是一种蓝绿藻,与许多单细胞生物一样,螺旋藻是无性生殖的,这意味着无法通过传统的植物育种方式对其进行改造。

螺旋藻富含丰富的营养素,包括维生素 B、β- 胡萝卜素和维生素 E,还含有抗氧化剂、矿物质等。它就像一个小生物反应器,可以产生大量的候选治疗蛋白。此外,根据美联社的报道,在螺旋藻中生产治疗药物的成本,比以前使用旧生物技术平台的成本低 100 倍。

2018 年,Lumen 开发了一套新的生物工程工具,能够将有针对性的、高度稳定的基因修饰引入螺旋藻。美国专利商标局为此授予专利。截至目前,Lumen 已申请专利 25 项,在申请 17 项。

根据官网介绍,Lumen 的生物制造系统极其简单,将编码治疗分子的基因引入螺旋藻染色体中,螺旋藻菌株生长时,便会产生治疗性蛋白质,整个过程只需要水、盐、二氧化碳和光。

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随后将螺旋藻干燥成粉末,整个过程将在 Lumen 在西雅图的实验室和 cGMP 工厂完成。这种粉末可以装入特定的胶囊中,在室温下就可以保持稳定。虽然细胞在干燥过程中无法存活,但在口服胶囊递送过程中,可以将治疗性蛋白质释放到小肠中,以此结合疾病靶点。

在论文中,Lumen 表示,谷歌的算法介入使其基于螺旋藻的蛋白质生产能力提升了一倍。据 Lumen 称,这也是首次全面使用机器学习来提高光合生产系统的生产力,这项工作也适用于农业等其它领域。

在和谷歌合作的第一阶段,Lumen 将重点优化与螺旋藻生产效率相关的环境因素。大肠杆菌、酵母等系统表达效率的优化用了数十年,但 Lumen 认为,谷歌的机器学习团队将帮助他们以更快的速度实现这一目的。

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预计 3 年后推出首款产品

螺旋藻的蛋白质含量极高,大约 70%,可以产生比粮食作物或烟草植物表达系统高 100 倍的活性治疗蛋白,由此产生的药物无需昂贵的加工和纯化即可给药。

成本低、速度快成为制药大厂等机构瞄准的合作锚点。

去年秋天,Lumen 从美国陆军医学研究与发展司令部获得了近 400 万美元的赠款,用于开发一种抗体药物,以治疗由 COVID-19 引起的胃肠道症状。

这些抗体药物在螺旋藻中表达良好,大小约为常规二价抗体的十分之一。它们的结构简单且非常紧凑,因此非常适合输送到胃肠道,同时也是雾化和输送到肺上皮细胞的理想选择。

目前,Lumen 已经发现了针对 COVID-19 的强效抗体,他们正在设计三种抗体的混合物,以降低病毒逃逸的可能性。此前,再生元的两种混合抗体药物已紧急授权获批使用。

成本方面,制造抗体的成本或许可以从每克 200 美元左右降到每克几美分或几十美分。

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(来源:公司官网)

今年 6 月,该公司宣布和诺和诺德达成协议,将专注于开发与肥胖和其他代谢紊乱相关的代谢分子;此外,还和支持抗菌药物开发的非营利组织 CARB-X 达成高达 1450 万美元的项目。

为期 2.5 年的 CARB-X 项目意在开发一种螺旋藻丸,以对抗导致腹泻病的两种病原体 —— 空肠弯曲杆菌和肠毒素大肠杆菌,每年有数千名儿童因此死亡。该公司目前正在进行一项由盖茨基金支持的 2 期临床试验。

盖茨基金也表现得雄心勃勃,他们计划在 90 天内为发展中国家的儿童提供这些产品,且成本要低于 10 美元。

持续的注资和合作让 Lumen 的版图迅速扩张,7 月份,Lumen 表示,其制造业务扩展到了西雅图沃灵福德,预计今后将在华盛顿东部建立更大规模的商业化工厂。

据联合创始人兼首席执行官 Brian Finrow 表示,Lumen 当前的任务是在 6 个月内调试新设施。“3 年后,我们希望至少将其中一种产品商业化。”

参考资料:
https://www.geekwire.com/2021/seattle-startup-lumen-biosciences-build-algae-manufacturing-plant-former-bakery/
https://www.geekwire.com/2021/seattle-startup-lumen-bioscience-working-google-make-drugs-using-algae/
https://www.biospace.com/article/lumen-partners-with-google-to-advance-biomanufacturing-of-algae-based-medications/
https://finrow.medium.com/machine-learning-meets-molecular-farming-5c7a04d8eab9


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