KI-gestützte Enzym-Engineering-Plattform erstellt maßgeschneiderte Enzyme von Grund auf neu
Litauisches Team unter den Top 10 Innovatoren des Young Inventors Prize 2025
Enzyme sind für verschiedene Industrien von der Medizin und Landwirtschaft bis hin zur chemischen Herstellung von entscheidender Bedeutung, doch die traditionelle Entwicklung dieser biologischen Katalysatoren beruht auf der Modifikation bestehender natürlicher Enzyme. Dieser Top-down-Ansatz schränkt häufig deren Effizienz und Anpassungsfähigkeit ein. Laurynas Karpus (30), Vykintas Jauniškis (29), und Irmantas Rokaitis (28) haben gemeinsam eine KI- und physikbasierte Plattform entwickelt, die neue Enzyme entwirft. Diese ermöglicht eine bessere Kontrolle, erhöhte Effizienz und schnellere Innovationszyklen. Ihre Erfindung hat ihnen beim Young Inventors Prize 2025 einen Platz unter Top 10 Innovatoren aus der ganzen Welt, bekannt als Tomorrow Shapers, eingebracht. Sie wurden von einer unabhängigen Jury aus 450 Kandidaten ausgewählt.
Das Potenzial des Enzymdesigns erweitern
Karpus, Jauniškis und Rokaitis sind die Gründer von Biomatter, dass die Intelligent Architecture™-Plattform entwickelt hat, ein KI-gestütztes Tool, das neue Enzyme von Grund auf neu entwirft, anstatt bestehende zu modifizieren. Traditionelle Technik in diesem Bereich ist durch die natürlichen Bedingungen begrenzt, was oft bedeutet, dass Enzyme nicht leicht für neue Anwendungen angepasst werden können. Die Plattform von Biomatter verfolgt einen Bottom-up-Ansatz und nutzt KI, um maßgeschneiderte Enzyme zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen der Industrie entsprechen. Durch die Kombination von maschinellem Lernen, physikbasierter Modellierung und realen Tests verbessert die Plattform kontinuierlich ihre Designs. Das Ergebnis ist effizienter, skalierbarer und produziert maßgeschneiderte Enzyme, die Biomanufacturing, die Arzneimittelentwicklung und die nachhaltige chemische Produktion verbessern.
Ein maschinelles Lernmodell
Karpus, Jauniškis, und Rokaitis lernten sich am Institut für Biotechnologie der Universität Vilnius kennen, wo sie 2017 erstmals die KI-gesteuerte Enzymgeneration erforschten. Ihre frühen Arbeiten führten zur Entwicklung von ProteinGAN, einem maschinellen Lernmodell, das erfolgreich funktionale Enzyme generiert. Ermutigt durch diesen Erfolg gründeten sie 2018 zusammen mit Rolandas Meškys und Donatas Repečka Biomatter, um KI-gestütztes Enzymdesign in die Industrie zu bringen.
Laut Marktforschungen wird der globale Enzymmarkt im Jahr 2025 auf über 10 Milliarden Euro geschätzt und soll bis 2034 auf 15 Milliarden Euro anwachsen. Die Nachfrage nach effizienteren und skalierbaren Enzymlösungen wächst. Seit der Gründung hat Biomatter mit führenden Biotech- und Pharmaunternehmen, darunter Kirin, zusammengearbeitet, um einen skalierbaren Produktionsprozess für Humanmilch-Oligosaccharide (HMOs) – essenzielle Nährstoffe für die Gesundheit von Säuglingen – zu entwickeln. Sie haben auch mit ArcticZymes Technologies und anderen Partnern zusammengearbeitet, um Enzyme zu optimieren, die in der Gentherapie, der Impfstoffproduktion und der Bioprozessierung verwendet werden.
“Durch die Entwicklung der Technologie für das Design neuer Enzyme, die nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt ist, lösen wir im 21. Jahrhundert einen wichtigen Engpass bei der Lösung von Gesundheits- und Nachhaltigkeitsproblemen auf”, erklärt das Trio.
Der Young Inventors Prize würdigt weltweit Innovatoren unter 30 Jahren – sie nutzen alle Technologie, um globale Herausforderungen im Rahmen der Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen zu bewältigen. Die Erfindung des litauischen Teams unterstützt Nachhaltigkeitsziel 3 (gute Gesundheit und Wohlergehen) und Nachhaltigkeitsziel 9 (Industrie, Innovation und Infrastruktur) und trägt so zu einer effizienteren Enzymentwicklung bei, die dem Gesundheitswesen, der Industrie und der Nachhaltigkeit zugutekommt.
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