Laurynas Karpus, Vykintas Jauniškis et Irmantas Rokaitis

On utilise des enzymes dans de très nombreux secteurs, mais nombre de ces enzymes disponibles dans le commerce ne sont pas optimisés pour ces applications, ce qui limite leur efficacité et leur extensibilité. Le génie enzymatique traditionnel suit une stratégie top-down qui consiste à modifier des enzymes naturels. Cette méthode limite les types de molécules qu'il est possible de fabriquer, ainsi que leurs réactions et leurs propriétés. Elle réduit donc le nombre potentiel de produits et de technologies. Les entrepreneurs lituaniens Laurynas Karpus, Vykintas Jauniškis et Irmantas Rokaitis et leur équipe de Biomatter ont lancé Intelligent Architecture™, une plateforme enzymatique d'ingénierie basée sur l’IA qui permet la conception d'enzymes depuis les premiers principes, plutôt que d'adapter des enzymes naturelles. Cette méthode pourrait accélérer les progrès en biotechnologie en créant des enzymes conçues sur mesure pour des applications industrielles particulières. 

La plateforme intègre l'IA et la modélisation basée sur la physique pour concevoir des enzymes au niveau moléculaire. Des modèles d'IA, entraînés avec d'importants ensembles de données d'enzymes naturelles et synthétiques, prédisent des structures d'enzymes optimales et les optimisent pour une utilisation industrielle. Cette méthode diffère des approches traditionnelles, car elle commence par définir la réaction chimique souhaitée et permet ainsi la création d'enzymes qui n'existent pas dans la nature. La plateforme évolue sans cesse en intégrant des données expérimentales, ce qui permet d'améliorer à la fois la précision et l'efficacité. 

Faire progresser la bioéconomie 

Les inventeurs se sont rencontrés à l'Institut de biotechnologie de l'Université de Vilnius. Inspirés par les progrès en imagerie générée par l'IA, ils ont appliqué des techniques d'apprentissage automatique similaires pour concevoir des enzymes. Ils ont conçu un algorithme de réseau antagoniste génératif pour une nouvelle génération d'enzymes fonctionnelles, appelée ProteinGAN, et ont publié leur travail dans la revue Nature Machine Intelligence. Les inventeurs ont commencé par travailler avec des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers qui ont testé les enzymes générés par l'IA et ont confirmé qu'elles fonctionnaient. Encouragés par les résultats positifs de ces expériences, ils ont en 2018 cofondé Biomatter avec Donatas Repečka et Rolandas Meškys. 

Depuis sa création, l'entreprise a réussi à appliquer sa méthode dans de nombreuses collaborations industrielles. Biomatter a par exemple travaillé avec Kirin afin de concevoir des enzymes pour la production d'oligosaccharides du lait humain (HMO), des nutriments essentiels pour la santé des nourrissons difficiles à produire à grande échelle. Un autre partenariat, avec ArcticZymes Technologies, s'est concentré sur l'optimisation des enzymes pour les diagnostics moléculaires et la fabrication de produits pharmaceutiques, comme dans la thérapie génique et la production de vaccins. 

 Revenant sur son travail et ses réussites, Laurynas Karpus rajoute : « J’ai eu la chance d’être bien entourée dès le départ, d’abord avec mes cofondeurs, et aujourd’hui encore avec une équipe de 30 personnes toutes animées par la même passion. »

Cap sur les objectifs de développement durable (ODD) des Nations Unies 

Le génie enzymatique basé sur l'IA de l'entreprise contribue à l'ODD 3 (bonne santé et bien-être) en permettant la conception de nouvelles protéines et enzymes qui pourraient engendrer la mise à disposition de nouveaux médicaments, thérapeutiques et l'amélioration des diagnostics. Il participe également à l'ODD 9 (industrie, innovation et infrastructures) en mettant à disposition une plateforme qui permet des applications dans de nombreux secteurs.