Dans une fonderie classique, des matières premières comme l'acier et le cuivre sont fondues et versées dans des moules pour leur donner de nouvelles formes et fonctions. La fonderie d'ARN basée sur l'intelligence artificielle de la National Science Foundation (NSF AIRFoundry), dirigée par l'Université de Pennsylvanie et l'Université de Porto Rico et soutenue par une subvention de 18 millions de dollars sur six ans, servira à peu près le même but, mais au lieu de forger du métal, la « BioFoundry » créera des molécules et des nanoparticules.
NSF AIRFoundry est l'une des cinq BioFoundries nouvellement créées, chacune ayant un objectif différent. Réunissant des chercheurs de Penn Engineering, de l'Institute for RNA Innovation de Penn Medicine, de l'Université de Porto Rico–Mayagüez (UPR-M), de l'Université Drexel, du Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) et d'InfiniFluidics, l'installation, qui sera physiquement située à West Philadelphia et à l'UPR-M, se concentrera sur l'acide ribonucléique (ARN), la minuscule molécule essentielle à l'expression génétique et à la synthèse des protéines qui a joué un rôle clé dans les vaccins contre la COVID-19 et a sauvé des dizaines de millions de vies.
L'installation utilisera l'IA pour concevoir, optimiser et synthétiser l'ARN et les véhicules de livraison en augmentant l'expertise humaine, en permettant une expérimentation itérative rapide et en fournissant des modèles prédictifs et des flux de travail automatisés pour accélérer la découverte et l'innovation.
Avec NSF AIRFoundry, nous créons un pôle d'innovation dans la technologie de l'ARN qui permettra aux scientifiques de relever certains des plus grands défis mondiaux, des soins de santé à la durabilité environnementale.
Daeyeon Lee, PhD, professeur Russell Pearce et Elizabeth Crimian Heuer en génie chimique et biomoléculaire à Penn Engineering et directeur de NSF AIRFoundry
« Notre objectif est de rendre la recherche de pointe sur l'ARN accessible à une large communauté scientifique au-delà du secteur de la santé, en accélérant la recherche fondamentale et les découvertes qui peuvent conduire à de nouveaux traitements, à des cultures améliorées et à des écosystèmes plus résilients », a ajouté le lauréat du prix Nobel Drew Weissman, MD, PhD, professeur de la famille Roberts en recherche sur les vaccins à la Perelman School of Medicine de l'Université de Pennsylvanie, Penn Medicine, directeur du Penn Institute for RNA Innovation et directeur associé principal du NSF AIRFoundry.
L'installation catalysera de nouvelles innovations dans le domaine en exploitant l'intelligence artificielle (IA). L'IA s'est déjà montrée très prometteuse dans la découverte de médicaments, en analysant de vastes quantités de données pour trouver des modèles cachés. « En intégrant l'intelligence artificielle et des techniques de fabrication avancées, la NSFAIRFoundry révolutionnera la façon dont nous concevons et produisons des solutions à base d'ARN », a déclaré David Issadore, PhD, professeur en bio-ingénierie et en génie électrique et des systèmes à Penn Engineering et directeur adjoint de la coordination de la recherche de l'installation.
InfiniFluidics, une start-up basée à Philadelphie et cofondée par Lee et Issadore, ainsi que des collaborateurs de l'UPR-M, de Drexel et du CHOP, travailleront en étroite collaboration pour améliorer la conception et la fabrication de nanoparticules lipidiques (LNP), ces minuscules vaisseaux graisseux qui peuvent transporter l'ARN à l'intérieur des cellules. Tout comme les fonderies fournissent du métal à d'autres fabricants, NSF AIRFoundry fournira à tout laboratoire, entreprise de biotechnologie ou société pharmaceutique des ingrédients de haute qualité et personnalisables pour les expériences sur l'ARN et les LNP.
En outre, l'installation favorisera la collaboration entre les scientifiques de l'ARN grâce à une plateforme alimentée par l'IA. « La plateforme de partage des connaissances que nous développons permettra aux chercheurs de collaborer et de partager des connaissances d'une manière qui n'était jamais possible auparavant », a déclaré Zachary Ives, PhD, professeur émérite du président d'Adani en informatique et sciences de l'information à Penn Engineering et directeur associé du partage des connaissances de NSF AIRFoundry.
L'installation démocratisera également la recherche et formera la prochaine génération de scientifiques spécialisés dans l'ARN en proposant des programmes éducatifs, des ateliers et des opportunités de recherche. « Nous ne faisons pas que faire progresser les connaissances scientifiques, mais nous élargissons également la participation, en veillant à ce que les étudiants et les scientifiques de tous horizons aient la possibilité de contribuer et de bénéficier de ce domaine émergent », a déclaré Claribel Acevedo-Vélez, PhD, professeure agrégée de génie chimique à l'UPR-M et directrice adjointe de l'éducation et de la diversité à NSF AIRFoundry.
En fin de compte, a déclaré Lee, « NSF AIRFoundry provoquera la révolution de l'ARN en exploitant la puissance des molécules qui ont sauvé des millions de vies et l'IA qui change le monde. »
