Harmony AI: Natural Language Processing Enabling Advanced Biomanufacturing

Harmony AI:自然语言处理实现先进生物制造

基本信息

  • 批准号:
    10761082
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.92万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract: Recombinant proteins have a wide range of applications, from pharmaceutical products, drug discovery, protein-based polymers for drug delivery, antibodies enzymes, and sustainable technologies such as textiles and vegan food production such as the impossible burger. Towards meeting these increased demands by replacing batch culture with continuous culture reduces overhead costs, batch-to-batch variation, and increases protein production. Further, towards maximizing recombinant protein, yield computational techniques for gene engineering, such as codon optimization, use synonymous codon changes to increase protein production. Although codon optimization increases protein production in specific systems, synonymous changes to a gene sequence can cause unexpected detrimental results to the protein, such as protein misfolding, decreased protein yield, and vector loss. Therefore, codon optimization may not provide an optimal strategy for increasing protein production in batch culture and may introduce risk when scaling to continuous culture. CFDRC has utilized state-of-the-art natural language processing techniques to learn how synonymous codons are used by a target organism and apply this learning to gene engineering. We demonstrated that our AI-based codon harmonization model could predict the E. Coli synonymous codon usage with 73% accuracy, significantly above prior reports. Using this AI-based approach to gene engineering will provide an optimal strategy for increasing protein production in batch culture and continuous culture in addition to de-risk scaling up to continuous culture.
项目摘要/摘要: 重组蛋白具有广泛的应用,从医药产品、药物 发现、用于药物输送的蛋白质聚合物、抗体酶和可持续发展 纺织品等技术和素食食品生产(例如不可能的汉堡)。向 通过用连续培养代替分批培养来满足这些增加的需求,可以减少 间接费用、批次间差异并增加蛋白质产量。进一步地,朝向 最大化重组蛋白,产生基因工程的计算技术,例如 密码子优化,使用同义密码子改变来增加蛋白质产量。虽然 密码子优化增加了特定系统中的蛋白质产量,同义改变 基因序列可能会对蛋白质造成意想不到的有害结果,例如蛋白质 错误折叠、蛋白质产量下降和载体丢失。因此,密码子优化可能不会 提供提高分批培养中蛋白质产量的最佳策略,并可能引入 扩展到持续文化时的风险。 CFDRC 使用了最先进的自然语言 处理技术来了解目标生物体如何使用同义密码子并应用 这次学习基因工程。我们证明了基于人工智能的密码子协调 模型可以以 73% 的准确率预测大肠杆菌同义密码子的使用,显着高于 之前的报道。使用这种基于人工智能的基因工程方法将提供最佳策略 除了降低风险外,还可以提高分批培养和连续培养中的蛋白质产量 扩大到持续文化。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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专利数量(0)

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