Claude、CRISPR様リピートを持つ新規酵素システムARTを発見

AnthropicのClaudeは、バクテリオファージにおいて新規酵素システムであるArray-Associated Reverse Transcriptases（ART）を自律的に発見し、DNA中の複雑な分子機械を特定することで、AIが基礎生物学の発見を加速する可能性を示しました。

Array-Associated Reverse Transcriptases（ART）の発見

Claudeが発見したシステムは、Array-Associated Reverse Transcriptases（ART）と名付けられ、主にバクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）に見られる、これまで特徴付けられていなかった酵素システムです。

ARTは、逆転写酵素（RT）、関連するパートナー遺伝子、そして等間隔に配置された長いDNAリピート配列のアレイという3つの特徴的な構成要素から成ります。ARTにおけるDNAリピートの配置は、既知のCRISPRアレイに非常に似ており、CRISPRアレイは、CRISPR-Casシステムをプログラム可能なバイオテクノロジー工具にするための、異なるRNA配列のバンクを保持していることで知られています。

基礎となる逆転写酵素（RT）は、以前の研究でジャンボファージから同定されていましたが、Claudeは、このシステムの特徴的な要素、すなわち非コードDNA配列の関連アレイと、機能不明の追加のアクセサリータンパク質に初めて気づきました。初期の実験では、ARTアレイが一連の異なる短いRNAとして発現されることが示されており、既知のプログラム可能なシステムと類似した機能を持つことが示唆されています。

Claudeの方法論とプロセス

この発見は、大規模なゲノムデータベースを系統的にAI駆動で検索した結果であり、初期候補の特定に必要な時間を大幅に短縮しました。

AnthropicはClaudeに、大規模なDNA配列データベースを検索して、興味深い新しいRTの例を見つけるようにプロンプトを提供しました。その後、Claudeエージェントがデータをくまなく調べ、異なるRTファミリーを調査し、独自の判断で有力な候補を特定しました。

このプロセスでは、20万以上のRTを収集し、3,500の新しい候補システムに絞り込みました。Claudeエージェントはさらにこれらの候補を分析し、最も有力な20の候補について人間が読めるレポートを作成しました。専門の科学者にとって、この種の初期分析は通常、数週間から数ヶ月の作業を要します。

具体的には、約950のエージェントと2億1千万トークンを使用して21時間データを検索した後、1つのエージェントが注目すべきパターンを検出しました。それは、異常なRT遺伝子の隣に位置する、繰り返されるタンデムDNA配列のアレイです。この検出後、Claudeは人間の科学者のように、リピートを数え、その間隔を測定し、既知のRTシステムとレイアウトを比較してから、人間のレビューのためにレポートを提出しました。

ライフサイエンスへの文脈と影響

この発見は、汎用AIモデルが発見プロセスのあらゆる段階で人間の科学者と協力する、生物学研究の新しいパラダイムを浮き彫りにしています。Claudeが異常を自律的に検出し、分析を推進して生物学の発見を開始する能力は、ライフサイエンスにおける大幅な加速の可能性を示しています。

歴史的に、制限酵素やTaqポリメラーゼの発見などの主要な生物学的ブレークスルーは、科学者が自然界の分子多様性における異常な特徴に気づくことから始まりました。CRISPR自体も、細菌DNA中の異常なリピート配列として最初に注目され、現代の遺伝子編集を開始しました。

AIをゲノミクスに適用することで、Anthropicの研究グループは、そのような発見を体系化し加速することを目指しています。チームのアプローチは、Claudeがタンパク質ファミリーを調査し、確立された公開データを再現し、次に、記載されたシステムに適合しないファミリーメンバーやゲノム隣接配列を検索するというものです。候補が人間のレビューを通過すると、実験室でテストされ、その際にClaudeが結果の解釈を支援します。