Menten AI Memanfaatkan AWS, AI, dan Komputasi Kuantum untuk Menciptakan Obat Baru dan Lebih Baik

Menten AI menciptakan protein pertama di dunia yang didesain di komputer kuantum. Prestasi ini memiliki implikasi yang sangat besar bagi dunia penemuan dan desain obat, dan pada akhirnya bagi kita semua yang mungkin mendapat manfaat dari terapi baru untuk mengobati penyakit. Prospek yang berdampak di dunia nyata itulah yang mendorong CEO Hans Melo dan COO Tamás Gorbe untuk mendirikan Menten AI saat mereka sedang menyelesaikan gelar PhD mereka; Melo di bidang Machine Learning dan Computational Neuroscience, dan Gorbe di bidang Biokimia, Rekayasa Protein, dan Kimia Medis.

Teknologi penemuan obat startup ini berfokus pada perancangan peptida, atau molekul kecil mirip protein yang berikatan dengan protein yang diminati-AKA, "target obat." Peptida adalah molekul berukuran sedang, dan memiliki potensi untuk mengikat protein intraseluler dan ekstraseluler. Fleksibilitas ini memungkinkan peptida untuk "pada dasarnya menargetkan semua target obat potensial, termasuk bagian khusus, yang tidak dapat dilakukan oleh jenis obat lain," jelas Melo.

Dan meskipun peptida menawarkan “kemungkinan astronomi,” semua kemungkinan itu juga secara tradisional membutuhkan investasi astronomi dalam hal waktu dan uang. Pendekatan penemuan obat tradisional “mensintesis atau mengekspresikan ratusan ribu, terkadang jutaan molekul” sebelum mengujinya terhadap suatu target. Hanya sekitar 0,01 persen yang berhasil, yang berarti bahwa “sebagian besar hanya membuang waktu,” jelas Melo.

Di sinilah Menten AI masuk, yang menggabungkan metode machine learning dan komputasi kuantum untuk secara drastis mengurangi waktu dan biaya yang diperlukan untuk merancang peptida, sekaligus memberikan “akses ke ruang kimia baru yang tidak kami miliki sebelumnya,” kata Melo. Hingga baru-baru ini, tidak ada teknologi komputasi yang dapat mendesain peptida dengan cukup akurat untuk benar-benar menempel pada target obat mereka.

Dengan menggunakan simulasi pemodelan komputasi, Menten AI tidak hanya dapat mendesain molekul baru dari awal untuk target tertentu yang diminati, tetapi juga mempersempit pilihan sebelum mewujudkan molekul tersebut di laboratorium. “Kami melakukan ratusan ribu simulasi dan desain in-silico,” jelas Melo. “Semuanya dilakukan di komputer, lalu pada akhirnya, kami dapat membuat daftar kecil sehingga kami dapat meloloskan 20 hingga 100 molekul dan benar-benar mendapatkan tingkat keberhasilan yang sangat tinggi dari itu.”

Menten AI membangun semua simulasi ini di AWS, yang menggunakan ribuan CPU dan GPU. Dengan melakukan sebagian besar simulasi dan pengujian mereka di cloud, biayanya jauh lebih murah daripada metode sebelumnya, baik dari segi waktu maupun uang.

“AWS pada dasarnya memiliki semua hal yang kami butuhkan dari perspektif tersebut,” ujar Melo. “Dan bahkan sekarang, mereka sedang membangun Amazon Braket, jadi ada lebih banyak kemungkinan untuk melakukan lebih banyak lagi pekerjaan kuantum yang telah kami kembangkan.”

Dan pekerjaan kuantum inilah yang semakin penting karena Menten AI menatap masa depan: sementara machine learning telah digunakan dalam penemuan obat di masa lalu, komputasi kuantum membuka pendekatan yang sepenuhnya baru untuk memecahkan masalah yang sulit.

Salah satu masalah tersebut, yaitu optimisasi kombinatorial, merupakan inti dari tipe desain peptida yang dilakukan oleh Menten AI. Optimisasi kombinatorial adalah "pencarian pada ruang yang sangat, sangat, sangat besar," Melo menjelaskan, "jadi Anda memiliki triliunan kemungkinan." Butuh waktu ribuan tahun untuk memilah-milah setiap kemungkinan ini di komputer klasik, dan bahkan algoritma yang didesain untuk mencoba membuat hal ini lebih mudah tidak diskalakan dengan baik, "yang berarti bahwa saat masalahnya semakin besar, Anda tidak dapat benar-benar menemukan solusi untuk masalah tersebut."

Di sisi lain, algoritma optimisasi kuantum membuka paralelisme yang sangat besar, yang dimungkinkan dengan memodelkan banyak solusi secara bersamaan sehingga memungkinkan penskalaan eksponensial. Menten AI telah berhasil memanfaatkan komputasi kuantum untuk desain peptida, dan Melo optimis untuk terus menggunakannya bersama-sama dengan komputasi klasik untuk menemukan solusi yang sebelumnya tidak tersedia: "Saat komputer kuantum menjadi lebih baik dan lebih besar, kami akan dapat memanfaatkan teknologi tersebut untuk meningkatkan obat yang kami ciptakan."