Arc Institute onthult virtuele cel: AI-simulatie tegen kanker en Alzheimer

maandag, 30 juni 2025 om 20:44

Patrick Collison verraste het publiek bij Hard Fork Live door te stellen dat de mensheid nog nooit een complexe ziekte heeft genezen. “Niet kanker, niet Alzheimer, niet Type 1-diabetes,” aldus de Stripe-CEO. Zijn oplossing: biologie berekenbaar maken met een AI-gedreven “virtuele cel”.

Eerste mijlpaal: AI-model State

Arc Institute presenteerde deze week State, het eerste generatie model dat voorspelt hoe 270 miljoen cellen reageren op chemicaliën, genetische wijzigingen en cytokinen. Het systeem is getraind op:

170 miljoen observatiecellen
100 miljoen CRISPR-perturbatiecellen
70 menselijke cellijnen

Onderzoekers mogen State gratis gebruiken voor niet-commerciële toepassingen. Het doel: sneller in-silico-experimenten uitvoeren, voordat er een petrischaal of proefdier aan te pas komt.

Zo werkt de virtuele cel

Single-cell-sequencing legt per cel het volledige RNA-profiel vast in plaats van een gemiddelde van miljoenen cellen.
Transformer-netwerken verwerken ruwe genexpressiedata zonder handgemaakte statistiek.
CRISPR-perturbaties wijzigen doelbewust één gen per keer en leveren causale trainingsdata.

Door deze drie technologieën te combineren kan State binnen seconden simuleren wat in het lab maanden duurt.

Wedstrijd om de beste cel-tweeling

Om externe innovatie te versnellen, startte Arc Institute de Virtual Cell Challenge. Onderzoekers voorspellen de reactie van een onbekende H1-stamcellijn; de top-3 ontvangt prijzen van $100.000, $50.000 en $25.000, deels uitbetaald in NVIDIA DGX-cloudcredits. Partners zijn NVIDIA, 10x Genomics en Ultima Genomics.

Waarom complexe ziekten zo weerbarstig zijn

Kankercellen muteren razendsnel, neurodegeneratieve processen duren decennia en auto-immuunziekten reageren grillig op therapie. Collison noemt ze complexe ziekten: aandoeningen met meerdere genen én omgevingsfactoren. Zonder nauwkeurige computermodellen blijft ‘trial-and-error’ de norm en falen dure fase-III-studies.

Kritiek en kansen

Biologen waarschuwen voor ontbrekende processen zoals ruimtelijke interacties en epigenetische feedback. Collison erkent de beperkingen, maar ziet virtualisatie als pragmatische stap: “We hebben geen perfect voorspellend model nodig — alleen een significant betere start dan gokken.”

Als de aanpak slaagt, kan de virtuele cel:

geneesmiddelcombinaties rangschikken zonder nat-labtests;
zeldzame bijwerkingen vroeg signaleren;
therapieën personaliseren op basis van iemands eigen cellen.

Volgende stap: State v1.1 en regulatoire route

Arc belooft later dit jaar State v1.1 met dubbel zoveel data. Regulatoire erkenning vergt klinische validatie: het model moet aantonen dat een voorspelling precies uitkomt in dier- of humane proef. Collison verwacht de eerste in-silico-ondersteunde klinische studies binnen twee jaar.