Como a Imperagen quer reinventar a engenharia de enzimas com IA, física quântica e laboratórios automatizados

O desafio é que encontrar uma enzima com exatamente as características necessárias — estabilidade, atividade catalítica, seletividade ou capacidade de produção — costuma exigir milhares de testes.

O método tradicional envolve criar muitas mutações da enzima e testá‑las experimentalmente, um processo conhecido como “mutação e triagem”. Esse ciclo de tentativa e erro pode levar meses ou anos e consumir grandes quantidades de recursos de laboratório.

A plataforma “Digital Enzyme Evolution” da Imperagen

Para reduzir esse gargalo, a Imperagen desenvolveu uma plataforma chamada Digital Enzyme Evolution, que digitaliza e integra todo o pipeline de engenharia de enzimas.

A ideia é executar um ciclo contínuo de design‑build‑test‑learn (projetar, construir, testar e aprender) em um sistema fechado que combina computação avançada e automação laboratorial.

1. Simulações baseadas em física quântica

O primeiro passo usa modelos físicos para prever como uma enzima se comportará em nível molecular.

Simulações de mecânica quântica permitem estudar estrutura, dinâmica e reações químicas de enzimas antes mesmo de realizar experimentos. Isso ajuda a identificar mutações promissoras e reduzir drasticamente o número de variantes que precisam ser testadas no laboratório.

2. Modelos de IA para prever mutações

Depois das simulações, entram os modelos de aprendizado de máquina.

A Imperagen utiliza modelos de IA treinados com dados experimentais para prever quais mudanças na sequência da proteína podem melhorar propriedades como:

• atividade catalítica
• estabilidade
• seletividade
• viabilidade de produção

Esses sistemas identificam regiões críticas da proteína — os chamados “hotspots” — onde mutações têm maior chance de gerar melhorias.

À medida que novos experimentos geram dados, os modelos continuam aprendendo e refinando suas previsões.

3. Experimentação automatizada em ciclo fechado

Depois que os modelos sugerem novas variantes, laboratórios altamente automatizados entram em ação.

Robôs executam etapas como síntese de DNA, expressão de proteínas e testes de desempenho das enzimas. Os resultados são então enviados de volta aos modelos computacionais.

Esse fluxo cria um ciclo contínuo de otimização, no qual cada rodada de experimentos melhora a precisão das previsões da próxima.

Por que isso pode impactar várias indústrias

A engenharia de enzimas é importante porque elas funcionam como biocatalisadores em diversos processos industriais.

Indústria farmacêutica

Na fabricação de medicamentos, enzimas podem permitir rotas de síntese mais limpas e seletivas, reduzindo etapas químicas complexas e diminuindo resíduos industriais.

A tecnologia da Imperagen foi inicialmente desenvolvida com foco em descoberta de medicamentos e desenvolvimento de biocatalisadores para moléculas complexas.

Química industrial e produção sustentável

Muitas empresas buscam substituir catalisadores químicos tradicionais por enzimas para reduzir consumo de energia, matérias‑primas e subprodutos tóxicos.

Enzimas melhor projetadas podem ajudar setores como:

• química fina
• ingredientes para cuidados pessoais
• manufatura química sustentável

A empresa já citou colaborações com companhias globais nesses mercados.

Alimentos, biocombustíveis e agricultura

O mesmo tipo de tecnologia pode ser aplicado a outros mercados dependentes de enzimas, como:

• processamento de alimentos
• produção de biocombustíveis a partir de biomassa
• biotecnologia agrícola

Nesses setores, enzimas otimizadas podem permitir processos que operem em temperaturas mais altas, com matérias‑primas mais baratas ou em condições industriais mais exigentes. As fontes disponíveis, porém, trazem poucos detalhes sobre implementações comerciais específicas nesses segmentos.

O papel da nova rodada de £5 milhões

A Imperagen levantou recentemente £5 milhões em financiamento seed, liderado pela PXN Ventures, com participação de investidores existentes como IQ Capital e Northern Gritstone.

Segundo os anúncios da empresa, o capital será usado para:

• expandir suas capacidades de simulação física e modelagem com IA
• desenvolver ainda mais a infraestrutura de laboratório automatizado
• escalar a plataforma para parcerias comerciais e projetos com clientes

A rodada também marcou a chegada de Guy Levy‑Yurista, PhD, como CEO, um executivo com experiência em empresas de tecnologia e ciências da vida.

O crescimento das empresas “techbio”

A Imperagen faz parte de um grupo crescente de startups chamadas techbio, que combinam computação avançada, inteligência artificial e automação laboratorial para acelerar descobertas biológicas.

A lógica é transformar processos tradicionalmente experimentais em sistemas de engenharia orientados por dados, onde cada experimento alimenta um ciclo contínuo de aprendizado.

Ainda é cedo para medir o impacto real dessas plataformas. Grande parte das informações disponíveis vem de anúncios da própria empresa, e benchmarkings independentes sobre ganhos de velocidade, custo ou taxa de sucesso ainda são limitados.

Mesmo assim, se plataformas como a da Imperagen conseguirem escalar, elas podem acelerar significativamente o desenvolvimento de enzimas usadas em medicamentos, química industrial e biotecnologia, reduzindo tempo e custo para levar novos produtos ao mercado.