Des milliardaires de la tech investissent 75 millions de dollars dans le projet révolutionnaire du « DNA typewriter » à Seattle, pôle biotechnologique incontournable !

Une nouvelle organisation biotechnologique de Seattle sera financée à hauteur de 75 millions de dollars pour la recherche sur les « machines à écrire l’ADN », des cellules auto-surveillantes qui pourraient bouleverser notre compréhension de la biologie. La collaboration entre l’Université de Washington, l’Initiative Chan-Zuckerberg et l’Institut Allen est déjà en cours.

Appelée le Seattle Hub for Synthetic Biology, cette initiative conjointe combinera l’expertise des deux organismes de recherche bien financés avec celle de l’UW Medicine, travaillant selon ce que Jay Shendure de l’UW, responsable scientifique du projet, a appelé « un nouveau modèle de collaboration ».

Un équilibre entre l’approche académique et l’approche commerciale

Le Hub (à ne pas confondre avec le HUB, ou Husky Union Building, sur le campus de l’UW) vise à trouver un équilibre entre une approche académique désintéressée et une approche commerciale axée sur le développement. Les 75 millions de dollars financeront l’organisation pendant cinq ans, avec la possibilité de renouvellement ensuite.

« Il n’y a pas de feuille de route stricte, et nous ne prétendons pas créer une entreprise d’un milliard de dollars à la fin de cela », m’a expliqué Shendure lors d’une interview. « Ce que nous nous efforçons de faire n’est en aucun cas garanti de réussir – et ce ne serait pas aussi excitant si c’était le cas. Mais nous voyons un chemin plausible, et j’espère qu’à la fin de cinq ans, nous ne serons pas les seuls à utiliser cette technologie. »

Des « montres intelligentes » pour les cellules

La technologie en question est conceptuellement, sinon réellement, semblable à une « montre intelligente pour les cellules ». Mais malgré l’illustration, ne vous imaginez pas une cellule sanguine rouge portant une Apple Watch. Imaginez plutôt une cellule en train de tenir un journal.

« La biologie se déroule à l’insu et dans le temps », explique Shendure. « Pensez à la façon dont nous mesurons les choses dans les systèmes biologiques en général. Avec la microscopie ou même à l’œil nu, vous observez le système, mais vous êtes limité dans ce que vous pouvez voir. Même si nous ouvrons le tissu, nous pouvons mesurer le génome et le protéome, mais nous ne regardons qu’un moment précis dans le temps. Si nous voulons observer toutes les choses qu’une cellule vit au fil du temps, c’est quelque chose que nous ne pouvons pas voir. »

Il y a beaucoup de recherches sur la surveillance des cellules individuelles par diverses méthodes, mais la plupart impliquent soit de retirer la cellule du système, soit d’utiliser quelque chose d’invasif, comme une microélectrode qui perce ses parois. Mais les cellules ont en fait un mécanisme d’enregistrement intégré : l’ADN. Des recherches récentes ont montré qu’il est possible d’utiliser l’ADN et son architecture microbiologique associée comme support de stockage pour des informations arbitraires.

« Le génome est essentiellement une entité numérique, avec A, G, T, C au lieu de 1 et 0. C’est utile car nous pouvons écrire dessus de manière très analogue à une machine à écrire, et nous pouvons exploiter cela en principe pour enregistrer des informations au fil du temps », explique Shendure.

« En principe » signifie en d’autres termes « nous ne l’avons pas encore fait », bien sûr, mais ce n’est pas une fantaisie. Il a juste besoin de plus de travail, et c’est ce que le Seattle Hub a l’intention de poursuivre.

À l’heure actuelle, la technologie est rudimentaire mais prometteuse, poursuit-il. « La première version était un peu comme un singe devant une machine à écrire, appuyant au hasard sur les touches. Maintenant, nous pouvons rendre certaines touches biologiquement conditionnelles. Et peut-être que le singe connaît déjà quatre lettres, mais en principe, ce vocabulaire pourrait en compter mille. »

On retrouve ici encore ce « en principe », mais le succès précoce du système suggère que cela relève de la recherche et de l’ingénierie – un travail difficile, sans espoir de percée miraculeuse. Même si une cellule ne pouvait « écrire » quelque chose que lorsque quelques conditions surviennent, comme des niveaux élevés de cette molécule ou des pénuries de celle-là, cela pourrait être un outil potentiellement transformateur pour la biologie en général.

Cela aide que les outils utilisés soient fondamentalement aussi fiables qu’ils peuvent l’être, ayant été testés à l’état sauvage pendant plusieurs milliards d’années.

« La beauté de le faire avec l’ADN, c’est que nous avons non seulement quelque chose à écrire, mais les enregistrements que vous faites sont fidèlement transmis à la génération suivante de cellules. Et les dispositifs réels, les capteurs, les écrivains, tous les composants dont nous avons besoin pour notre système peuvent également être reproduits dans l’ADN, et la cellule les construira pour nous, » explique Shendure.

C’est aussi un excellent cas de test pour un projet pluridisciplinaire et multi-institutionnel. Le groupe de recherche Allen, l’UW et de nombreux projets et organisations soutenus par CZI travaillent tous sur différents aspects du même problème général : une meilleure compréhension de la biologie en utilisant des outils numériques tels que l’IA et les données et calculs à grande échelle.

Les scientifiques et ingénieurs de chaque institution se rendent déjà visite mutuellement à Seattle, qui est devenu un hub pour la biotechnologie et l’IA, et un espace plus formel sera bientôt mis en place.

Bien que la technologie ait encore un long chemin à parcourir, il existe néanmoins des objectifs réalistes à moyen terme. Deux objectifs importants sont les « cellules enregistreuses et les souris enregistreuses », c’est-à-dire des systèmes biologiques fonctionnels dotés de systèmes d’auto-enregistrement – des systèmes que nous pouvons lire, ce qui constitue en soi un défi.

La sortie de ces systèmes et le mécanisme de rétroaction sur la façon dont ils influencent la conception des protéines et l’activité cellulaire ou systémique sont également des domaines où l’IA peut briller. Comme l’a dit un fondateur d’une start-up biotechnologique, ce genre de choses ressemble à « un langage de programmation extraterrestre » que les modèles linguistiques sont étonnamment bons à décoder. (Le laboratoire Baker de l’UW est d’ailleurs une autorité de premier plan en matière de conception de protéines et travaillera avec le nouveau hub.)

Mais aussi prometteurs que soient les systèmes d’IA ici, « le domaine est très limité en termes de données », souligne Shendure. Avec la microscopie et les données génomiques, vous disposez de beaucoup de données à certains égards, mais un journal en direct écrit par une cellule sur son activité propre serait une mine d’or pour les processus biologiques intéressants se déroulant en temps réel.

Alors qu’il faudra probablement du temps avant qu’ils ne fassent des annonces ou des publications majeures, toutes les organisations impliquées ont convenu qu’il s’agirait d’une initiative ouverte et que « les résultats du nouvel institut seraient largement partagés avec la communauté scientifique pour favoriser les progrès dans les laboratoires du monde entier ».

Si elles parviennent à créer de la valeur en même temps – et comme l’a fait remarquer Shendure, si vous investissez de l’argent et des personnes dans un domaine prometteur comme celui-ci, ce n’est pas improbable – alors elles le considéreront comme un bonus.