Foray Bioscience, fundada por Ashley Beckwith, SM ’18, PhD ’22, está diseñando células de plantas para crear nuevos materiales que satisfagan la creciente demanda.
La fragilidad de los sistemas vegetales
En una franja de tierra en la cordillera de los Andes en Chile, una comunidad indígena celebra la corteza de un árbol raro por sus propiedades medicinales. La ciencia moderna ha descubierto que el árbol de corteza jabonosa contiene compuestos potentes para mejorar el sistema inmunológico humano.
Estos compuestos se han utilizado para desarrollar la primera vacuna contra la malaria, así como para mejorar la efectividad de vacunas para enfermedades como la culebrilla, el Covid-19 y el cáncer. Sin embargo, la recolección insostenible ha puesto en peligro la existencia de esta especie, lo que ha llevado al gobierno chileno a restringir severamente la tala.
La historia del árbol de corteza jabonosa no es única. Las plantas son fundamentales para industrias como la farmacéutica, la belleza, la agricultura y la silvicultura, pero alrededor del 45 por ciento de las especies vegetales están en peligro de extinción. A la par, la demanda humana por productos vegetales sigue en aumento. Beckwith sostiene que para satisfacer esta demanda es necesario repensar cómo se cultivan las plantas.
Innovaciones en la producción de plantas
Foray Bioscience busca acelerar la producción de plantas mediante la biomanufactura impulsada por inteligencia artificial. La empresa ya ha desarrollado moléculas, materiales y semillas en colaboración con investigadores académicos, viveros, conservacionistas y empresas.
En una nueva asociación, Foray trabaja con el vivero West Coast Chestnut para implementar versiones más resistentes a enfermedades de los castaños que antes llenaban los bosques del este de EE. UU. Este proyecto es solo un ejemplo de cómo la inteligencia artificial y la ciencia vegetal pueden proteger poblaciones de plantas valiosas para los humanos y el planeta.
“Los sistemas vegetales sustentan todos los aspectos de nuestra vida diaria, desde el aire que respiramos hasta la comida que comemos”, señala Beckwith. “Pero estos sistemas son frágiles y están en declive. Necesitamos nuevas estrategias para asegurar el acceso duradero a los productos vegetales y ecosistemas de los que dependemos”.
Del laboratorio a la industria
Beckwith se centró en la biología y la fabricación de materiales durante su maestría en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. Su investigación se centró en desarrollar plataformas para tratamientos precisos de enfermedades humanas. Después de graduarse, trabajó en una granja regenerativa que imitaba ecosistemas naturales.
Regresó al MIT para su doctorado para investigar sistemas vegetales regenerativos, estudiando en el laboratorio del científico Luis Fernando Velásquez-García. “Para abordar la escasez de órganos para trasplantes, los científicos aspiran a cultivar riñones sin necesidad de extraerlos de un humano. ¿Y si pudiéramos hacer algo similar con nuestros sistemas vegetales?”
Beckwith publicó trabajos demostrando que podía cultivar materiales leñosos en un laboratorio, controlando propiedades como la rigidez y la densidad. “Pensaba en cómo construir productos, como la madera, desde la célula hacia arriba en lugar de extraer de arriba hacia abajo”, recuerda.
Construyendo el futuro de la ciencia vegetal
En 2021, Beckwith comenzó a explorar la idea de fundar una empresa, participando en programas de aceleración del E14 Fund y The Engine, iniciativas del MIT para apoyar proyectos científicos innovadores. Fundó Foray en febrero de 2022 tras completar su doctorado.
“Nuestra investigación inicial mostró que podíamos cultivar material leñoso directamente de células vegetales”, dice. “Ahora podemos producir no solo madera sin el árbol, sino también moléculas, materiales e incluso semillas sin necesidad de cultivar toda la planta.”
Beckwith describe su innovación en madera cultivada en laboratorio como un concepto poderoso. Foray está construyendo la plataforma Pando AI para facilitar el descubrimiento y despliegue rápido de soluciones innovadoras en plantas.
Versatilidad y adaptabilidad en la producción
“Pando funciona como Google Maps para el crecimiento de plantas”, explica Beckwith. Esto permite a los científicos navegar por un campo complejo de variables y llegar a un destino de investigación de manera eficiente. Para dirigir una célula a producir un producto específico, puede haber hasta 50 variables que ajustar.
El equipo de Foray incluye expertos en biología vegetal, inteligencia artificial, aprendizaje automático y ingeniería de procesos. Beckwith considera emocionante formar un equipo capaz de ofrecer soluciones que no podrían crearse de manera aislada.
Foray se prepara para un lanzamiento público más amplio de su plataforma Pando a principios de este año, después de un año de colaboraciones piloto con investigadores seleccionados. Beckwith espera que Foray sirva como motor de innovación para investigadores y empresas en agricultura, materiales, farmacéuticos y conservación.
Mirando hacia el futuro
“Las semillas fabricadas son una capacidad que nos entusiasma”, dice Beckwith. “Crear semillas a partir de células permite generar suministros de semillas escalables y oportunos para la restauración o acortar el camino al mercado de nuevas variedades de cultivos resistentes.”
“Queremos acortar los plazos de desarrollo de las plantas, para que las soluciones se puedan construir en meses y no en décadas”, afirma. Foray espera ayudar a la industria de la ciencia vegetal a responder a los desafíos más apremiantes del planeta.
“En este momento, estamos enfocados en plantas en laboratorios”, concluye Beckwith. “En cinco años, aspiramos a ser el sistema operativo de toda la ciencia vegetal, haciendo posible construir cualquier cosa a partir de una sola célula vegetal.”
