Isomorphic Labs ist ein Biotechnologieunternehmen, das künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen für die Wirkstoffforschung und -entwicklung einsetzt. Das 2021 als Ausgründung von Google DeepMind gegründete Unternehmen zielt darauf ab, mithilfe computergestützter Modelle biologische Systeme auf molekularer Ebene zu verstehen und so die Zeit und die Kosten zu reduzieren, die mit der traditionellen pharmazeutischen Forschung verbunden sind. Mit Hauptsitz in London, Vereinigtes Königreich, operiert Isomorphic Labs unabhängig, pflegt aber enge Verbindungen zu seiner Muttergesellschaft Alphabet Inc.
Der Name des Unternehmens leitet sich vom mathematischen Konzept des Isomorphismus ab, das eine strukturerhaltende Abbildung zwischen zwei Mengen beschreibt. Im Kontext der Wirkstoffforschung spiegelt dies das Bestreben wider, eine digitale Darstellung biologischer Prozesse zu schaffen, die deren reales Verhalten getreu abbildet. Durch die Entwicklung prädiktiver Modelle molekularer Wechselwirkungen möchte Isomorphic Labs vielversprechende Wirkstoffkandidaten identifizieren und deren Eigenschaften optimieren, bevor sie physisch synthetisiert und getestet werden.
Hintergrund und Gründung
Isomorphic Labs wurde im November 2021 von Demis Hassabis, Mitbegründer und CEO von Google DeepMind, angekündigt. Das Unternehmen wurde gegründet, um Durchbrüche in der KI, insbesondere das AlphaFold-System zur Vorhersage von Proteinstrukturen, für therapeutische Anwendungen zu nutzen. AlphaFold, das eine bemerkenswerte Genauigkeit bei der Vorhersage von 3D-Proteinstrukturen aus Aminosäuresequenzen gezeigt hatte, bot ein grundlegendes Werkzeug für das neue Unternehmen. Hassabis erklärte, das Ziel sei es, den gesamten Wirkstofffindungsprozess durch einen KI-First-Ansatz neu zu denken.
Das Unternehmen wurde als separate juristische Einheit unter Alphabet eingegliedert, wobei die Muttergesellschaft die anfängliche Finanzierung und Ressourcen bereitstellte. Seine Gründung folgte auf jahrelange Forschung bei Google DeepMind zur Anwendung neuronaler Netze auf biologische Probleme, einschließlich Arbeiten zur Proteinfaltung und Molekulardynamik. Die Ausgründung ermöglichte es dem Team, sich ausschließlich auf die kommerzielle Wirkstoffforschung zu konzentrieren, während es weiterhin Zugang zu DeepMinds laufender Forschung hatte.
Technologie und Ansatz
Isomorphic Labs setzt eine Reihe von Deep-Learning-Techniken ein, darunter neuronale Netze und Transformer-Modelle, um molekulare Strukturen und Wechselwirkungen zu modellieren. Die Kernplattform integriert Daten aus öffentlichen und proprietären Quellen, darunter genomische Sequenzen, Proteinstrukturen und chemische Bibliotheken. Die Modelle des Unternehmens werden darauf trainiert, Bindungsaffinitäten, Toxizität und andere Schlüsseleigenschaften von Wirkstoffkandidaten vorherzusagen.
Ein zentraler Bestandteil ist die Verwendung von Residualnetzwerken und U-Net-Architekturen zur Verarbeitung von 3D-Moleküldaten. Diese Modelle können räumliche Beziehungen zwischen Atomen und Resten erfassen und ermöglichen genaue Vorhersagen darüber, wie kleine Moleküle mit Proteinzielen interagieren. Das Unternehmen nutzt außerdem generative KI, um neuartige molekulare Strukturen vorzuschlagen, die gewünschte Kriterien wie hohe Wirksamkeit und geringe Off-Target-Effekte erfüllen.
Isomorphic Labs betont einen Ansatz mit geschlossenem Regelkreis, bei dem computergestützte Vorhersagen durch experimentelle Assays validiert werden und die resultierenden Daten zur Verfeinerung der Modelle zurückfließen. Dieser iterative Zyklus zielt darauf ab, die Genauigkeit im Laufe der Zeit zu verbessern und die Abhängigkeit von Trial-and-Error im Labor zu verringern. Das Unternehmen arbeitet mit Auftragsforschungsinstituten und akademischen Einrichtungen zusammen, um Nasslabor-Experimente durchzuführen.
Partnerschaften und Kooperationen
Im Januar 2024 gab Isomorphic Labs eine strategische Partnerschaft mit Eli Lilly and Company zur Entdeckung von niedermolekularen Therapien für mehrere Targets bekannt. Der Deal umfasste eine Vorauszahlung und mögliche Meilensteinzahlungen in Höhe von insgesamt über 1 Milliarde US-Dollar, was die hohen Erwartungen an die KI-gesteuerte Wirkstoffforschung widerspiegelt. Im Rahmen der Vereinbarung sollte Isomorphic Labs seine Plattform zur Identifizierung von Leitverbindungen einsetzen, die Eli Lilly anschließend entwickeln und vermarkten würde.
Im selben Monat ging das Unternehmen eine Zusammenarbeit mit Novartis ein, um niedermolekulare Medikamente für drei weitere Targets zu entwickeln. Auch diese Vereinbarung umfasste erhebliche Voraus- und Meilensteinzahlungen. Diese Partnerschaften markierten den Übergang von Isomorphic Labs von einer forschungsorientierten Einheit zu einer kommerziellen Wirkstoffforschungsorganisation und bestätigten seine Technologie und sein Geschäftsmodell.
Das Unternehmen pflegt außerdem fortlaufende Kooperationen mit Google DeepMind, insbesondere bei der Entwicklung von AlphaFold und dessen Nachfolger AlphaFold 2. Diese Werkzeuge werden intern genutzt und über Open-Source-Veröffentlichungen und Publikationen mit der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilt.
Führung und Team
Demis Hassabis ist Gründer und Chief Executive Officer von Isomorphic Labs und behält gleichzeitig seine Rolle bei Google DeepMind. Das Führungsteam des Unternehmens umfasst Experten für Computerbiologie, medizinische Chemie und KI-Forschung. Zu den bemerkenswerten Einstellungen gehören John Jumper, der das AlphaFold-Projekt leitete und als Forschungswissenschaftler zu Isomorphic Labs kam, sowie Pushmeet Kohli, der Leiter der KI für Wissenschaft wurde.
Das Team besteht aus Forschern mit unterschiedlichem Hintergrund, darunter ehemalige Akademiker von Institutionen wie der University of Cambridge und der University of Oxford sowie Branchenveteranen aus Pharmaunternehmen. Das Unternehmen ist bis 2024 auf über 100 Mitarbeiter angewachsen, mit Plänen für eine weitere Expansion.
Auswirkungen und zukünftige Richtungen
Isomorphic Labs repräsentiert eine bedeutende Wette auf das Potenzial der KI, die Wirkstoffforschung zu transformieren, eine Branche, die traditionell durch hohe Misserfolgsraten und lange Entwicklungszeiten gekennzeichnet ist. Der Ansatz des Unternehmens könnte, wenn er erfolgreich ist, zu einer schnelleren Identifizierung neuartiger Therapeutika für Krankheiten mit ungedecktem medizinischem Bedarf führen, darunter Krebs, neurologische Störungen und seltene genetische Erkrankungen.
Das Feld der KI-gesteuerten Wirkstoffforschung ist jedoch hart umkämpft, da zahlreiche Startups und etablierte Unternehmen ähnliche Ziele verfolgen. Isomorphic Labs differenziert sich durch den Zugang zu DeepMinds Forschungsinfrastruktur und der AlphaFold-Technologie, die einen einzigartigen Vorteil im strukturbasierten Wirkstoffdesign bietet. Die Partnerschaften des Unternehmens mit großen Pharmaunternehmen sorgen für finanzielle Stabilität und Bestätigung.
Bis 2024 hat Isomorphic Labs noch keine Wirkstoffkandidaten in klinische Studien gebracht, aber seine Pipeline dürfte in den kommenden Jahren ausgereift sein. Das Unternehmen veröffentlicht weiterhin Forschungsergebnisse und entwickelt neue Methoden, was zum breiteren wissenschaftlichen Verständnis molekularer Wechselwirkungen beiträgt. Seine langfristige Vision ist die Schaffung eines umfassenden Computermodells der menschlichen Biologie, das die Entwicklung personalisierter Therapien ermöglicht, die auf einzelne Patienten zugeschnitten sind.
Siehe auch
- Google DeepMind
- Künstliche Intelligenz
- Maschinelles Lernen
- Wirkstoffforschung
Referenzen
- Offizielle Website von Isomorphic Labs (abgerufen 2024).
- Pressemitteilungen und Investorenkommunikation von Alphabet Inc.
- Hassabis, D. (2021). Ankündigung von Isomorphic Labs.
- Jumper, J. et al. (2021). Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold. Nature.
- Pressemitteilung von Eli Lilly and Company, Januar 2024.
- Pressemitteilung von Novartis, Januar 2024.