Claudeのタンパク質設計および分析化学における能力

TL;DR

Anthropicは、Claudeモデルが高親和性タンパク質バインダーを自律的に設計し、生の化学データを自動的に分析することで、ライフサイエンス研究を大幅に加速できることを実証しました。タンパク質設計において、Claudeは22%から35%のヒット率を達成し、業界の一般的な10-15%を上回りました。一方、分析化学では、Claude Opus 5が生のNMRおよびLC-MSファイルを25分以内に処理し、専門の受託ラボと同等の精度を実現しました。

自律的なタンパク質バインダー設計

Claudeモデルは、最小限の人的介入でde novoタンパク質設計キャンペーンを実行でき、以前に発表された最高の結果と同等、あるいはそれを上回る親和性を持つバインダーを生成できます。

パフォーマンスとヒット率

Claude Opus 4.8とMythos Previewを組み合わせて、Anthropicは15のターゲットに対してモデルをテストしました。モデルは、それらのターゲットのうち14個に対してバインダーの設計に成功しました。

ヒット率: マルチターゲットの48時間セッションにおいて、Mythos PreviewとOpus 4.8はそれぞれ26.7%と22.6%の総合ヒット率を達成しました。Mythos Previewが24時間のセッションで個々のターゲットに集中した場合、ヒット率は35.1%に上昇しました。
比較: これらの結果は、現在のタンパク質設計キャンペーンで見られる典型的な10-15%のヒット率を大幅に上回っています。
親和性: Claudeは、少なくとも6つのターゲットに対して高親和性バインダー（$K_D < 10$ nMと定義）を生成し、少なくとも4つのターゲットにおいて報告されている最高の親和性と同等またはそれを上回る結果を出しました。

ターゲット別の成功事例と限界

Claudeは、異なるタンパク質構造において特化した能力を示しました。

RBX1: Mythos Preview（シングルターゲットモード）は40%のヒット率を達成しました。これは、Adaptyv Bioのコンペティションにおける人間の参加者の3.7%という結果と比較して大幅に高く、トップのデザインは人間の優勝者のエントリーを上回るものでした。
TNFα: Mythos Previewは失敗しましたが、Opus 4.8はこの困難な多量体ターゲットに対して、ヒト、カニクイザル、マウスのTNFαに結合する種間交差反応性バインダーを含む、バインダーの設計に成功しました。
βシート: Claudeは、6つのターゲットにわたって少なくとも20%のβストランドを含む15個の確認済みバインダーを設計し、標準的なαヘリックスを超えた複雑な二次構造に関する推論能力を示しました。
課題: Claudeは、その滑らかな表面のためにMaltose Binding Protein (MBP) に苦戦し、de novo設計されたβバレルタンパク質であるBBF-14については限定的な成功にとどまりました。

技術的実行

Claudeは「Claude Science」内で自律的に動作し、既存のオープンソースの構造設計、配列設計、およびco-foldingモデルをオーケストレーションしました。モデルは、ターゲット部位の選択、候補構造の生成、in silico最適化の実行、溶解性と発現のスクリーニングといったパイプライン全体を処理しました。人間の関与は、ネットワーク/コード実行の承認と、Adaptyv BioおよびTwist Bioscienceによるウェットラボ検証のための物理的な設計の注文のみでした。

分析化学の自動化

Claude Opus 5は、化学化合物の同一性と純度を検証するために使用される生の装置データの解釈という、時間を要するプロセスを自動化できます。

NMRおよびLC-MS処理

受託ラボからの生ファイルと2文のプロンプトを使用したテストにおいて、Claude Opus 5はデータを並列処理しました。

NMR分光法: Claudeは生の信号（自由誘導減衰）を、校正されたスペクトルと18個のピークのテーブルに変換しました。4つの広範なピークを窒素または酸素の結合の可能性が高いものとして特定し、それらを検証するための重水置換実験を正しく提案しました。ピークあたりの水素カウントは、ラボの結果から0.08 ¹Hの範囲内でした。
LC-MS (液体クロマトグラフィー質量分析法): Claudeは、ドキュメント化されていないベンダーのバイナリ形式をデコードして、クロマトグラムとマススペクトルを抽出しました。化合物純度を96.4%と測定し、これはラボの96.33%とほぼ同一でした。

効率の向上

Claudeは、両方の分析をそれぞれ23分と19分で完了しました。対照的に、同じサンプルの受託ラボによる完成レポートは、最初のスペクトルが取得されてから4日後に届きました。これは、手動の人間による分析に関連するタイムラグが大幅に削減されることを示しています。

安全性とデュアルユースに関する考慮事項

Anthropicは、エージェント的な生物学的発見は「デュアルユース（軍民両用）」である、つまり治療を加速させるのと同じ能力が生物兵器の開発に使用される可能性があることを指摘しています。その結果、タンパク質設計およびその他のデュアルユースの生物学的能力は、Claude Fable 5では一般公開されていません。Anthropicは、これらのツールを科学者に安全に提供するための信頼できるアクセスプログラムを開発しています。