Imperagen Menggabungkan AI, Fisika Kuantum, dan Lab Otomatis untuk Mengubah Cara Enzim Dirancang

Enzim adalah katalis biologis yang menjalankan banyak proses penting di industri modern—mulai dari sintesis obat hingga produksi bahan kimia dan pengolahan makanan. Namun merancang enzim baru dengan kinerja yang tepat biasanya merupakan proses yang lambat dan mahal.

Startup biotech asal Manchester, Inggris, Imperagen, mencoba mengubah cara kerja tersebut. Perusahaan ini mengembangkan platform digital yang menggabungkan simulasi fisika kuantum, kecerdasan buatan (AI), dan laboratorium otomatis untuk mempercepat proses rekayasa enzim. Upaya ini baru saja mendapat dorongan dari pendanaan awal sebesar £5 juta yang dipimpin PXN Ventures, serta penunjukan Guy Levy‑Yurista, PhD, sebagai CEO untuk memimpin fase pertumbuhan berikutnya.

Mengapa rekayasa enzim biasanya lambat

Dalam banyak industri, enzim digunakan sebagai biokatalis—membantu reaksi kimia berlangsung lebih efisien dan lebih selektif dibanding katalis kimia konvensional. Contohnya ada di produksi obat, bahan kimia khusus, hingga teknologi ramah lingkungan.

Masalahnya, menemukan enzim yang tepat sering kali bergantung pada proses trial‑and‑error. Peneliti membuat ribuan varian enzim melalui mutasi genetik, lalu mengujinya satu per satu di laboratorium untuk melihat mana yang paling efektif.

Pendekatan ini memakan waktu berbulan‑bulan bahkan bertahun‑tahun serta membutuhkan sumber daya laboratorium yang besar.

Platform “Digital Enzyme Evolution” milik Imperagen

Imperagen mencoba mendigitalisasi seluruh proses tersebut lewat platform yang mereka sebut Digital Enzyme Evolution. Sistem ini menggabungkan desain protein berbasis AI, pemodelan fisika molekuler, serta robotika laboratorium dalam satu alur kerja terpadu.

Alih‑alih mengandalkan eksperimen manual berulang, platform ini menjalankan siklus design‑build‑test‑learn secara otomatis.

1. Simulasi berbasis fisika kuantum

Langkah awal adalah memodelkan perilaku enzim secara digital sebelum eksperimen dilakukan.

Dengan simulasi mekanika kuantum, sistem dapat memprediksi struktur enzim, dinamika molekul, serta reaksi kimia yang terjadi. Hal ini membantu peneliti memperkirakan mutasi mana yang paling menjanjikan sehingga jumlah eksperimen laboratorium dapat dikurangi.

2. Model AI untuk memprediksi mutasi

Setelah itu, Imperagen menggunakan model machine learning yang dilatih dengan data eksperimen untuk mengidentifikasi perubahan pada urutan enzim yang berpotensi meningkatkan performa.

Model ini mencari "hotspot" pada struktur enzim—bagian yang jika dimodifikasi dapat meningkatkan aktivitas katalitik, stabilitas, selektivitas, atau kemudahan produksi.

Karena AI terus belajar dari hasil eksperimen sebelumnya, prediksi sistem bisa semakin akurat dari waktu ke waktu.

3. Eksperimen otomatis dalam loop tertutup

Desain enzim yang dihasilkan kemudian dibuat dan diuji oleh sistem laboratorium otomatis.

Robot melakukan sintesis DNA, ekspresi protein, serta pengujian aktivitas enzim. Data performa yang dihasilkan langsung dimasukkan kembali ke model komputasi, menciptakan loop optimasi berkelanjutan yang mempercepat iterasi desain.

Mengapa teknologi ini penting bagi banyak industri

Kemajuan dalam rekayasa enzim dapat berdampak luas karena enzim digunakan di berbagai sektor industri.

Farmasi dan produksi obat

Dalam manufaktur obat, enzim yang lebih efisien dapat memungkinkan reaksi kimia yang lebih selektif dan bersih. Hal ini berpotensi mengurangi langkah produksi dan limbah kimia.

Teknologi Imperagen awalnya dikembangkan untuk penemuan obat molekul besar dan pengembangan biokatalis.

Bioteknologi industri dan kimia berkelanjutan

Banyak perusahaan kimia kini mencari alternatif yang lebih ramah lingkungan untuk katalis tradisional.

Enzim yang dirancang dengan lebih baik dapat menurunkan konsumsi energi, mengurangi penggunaan bahan baku, serta meminimalkan produk samping berbahaya dalam proses industri seperti produksi bahan kimia halus dan produk perawatan pribadi.

Pangan, biofuel, dan pertanian

Prinsip desain yang sama juga dapat diterapkan pada sektor lain yang bergantung pada enzim khusus, seperti:

• Pengolahan makanan dan bahan pangan
• Produksi biofuel dari biomassa tanaman
• Bioteknologi pertanian

Di sektor-sektor ini, enzim yang lebih optimal dapat memungkinkan proses berjalan pada suhu lebih tinggi, kondisi industri yang lebih keras, atau menggunakan bahan baku yang lebih murah. Namun, sumber yang tersedia masih memberikan detail terbatas mengenai implementasi komersial Imperagen di bidang‑bidang tersebut saat ini.

Peran pendanaan awal £5 juta

Imperagen baru saja memperoleh pendanaan awal sebesar £5 juta, dipimpin oleh PXN Ventures dengan partisipasi dari investor sebelumnya IQ Capital dan Northern Gritstone.

Menurut pengumuman perusahaan, dana tersebut akan digunakan untuk:

• Mengembangkan lebih lanjut kemampuan simulasi berbasis fisika dan model AI
• Memperluas infrastruktur laboratorium otomatis
• Meningkatkan skala platform untuk kemitraan komersial dan proyek pelanggan

Pendanaan ini juga bertepatan dengan penunjukan Guy Levy‑Yurista, PhD, sebagai CEO baru—seorang eksekutif teknologi dan ilmu hayati yang berpengalaman dalam mengembangkan perusahaan deep‑tech hingga tahap komersialisasi.

Gambaran besar: tren “techbio”

Imperagen adalah bagian dari gelombang perusahaan techbio—startup yang menggabungkan komputasi canggih dengan laboratorium biologi otomatis.

Idenya sederhana tetapi kuat: menyatukan simulasi, prediksi AI, dan eksperimen robotik dalam satu sistem yang belajar dari setiap eksperimen. Jika pendekatan ini berhasil dalam skala besar, rekayasa enzim bisa berubah dari proses eksperimental yang lambat menjadi disiplin rekayasa berbasis data.

Meski begitu, teknologi ini masih berada pada tahap awal. Banyak klaim performa berasal dari pengumuman perusahaan, dan bukti independen mengenai peningkatan kecepatan atau efisiensi secara kuantitatif masih terbatas. Namun jika platform seperti milik Imperagen terbukti efektif, dampaknya bisa mempercepat pengembangan produk berbasis enzim di sektor farmasi, kimia, dan bioteknologi industri.