Claude, CRISPR 유사 반복 서열을 가진 새로운 효소 시스템 ART 발견

Anthropic의 Claude는 박테리오파지에서 새로운 효소 시스템인 Array-Associated Reverse Transcriptases(ART)를 자율적으로 발견하여, AI가 DNA에서 복잡한 분자 기계를 식별함으로써 기초 생물학 발견을 가속화할 수 있는 잠재력을 입증했습니다.

Array-Associated Reverse Transcriptases(ART)의 발견

Claude가 발견한 시스템인 Array-Associated Reverse Transcriptases(ART)는 주로 박테리오파지(박테리아를 감염시키는 바이러스)에서 발견되는 이전에 특성화되지 않은 효소 시스템입니다.

ART는 역전사 효소(RT), 관련 파트너 유전자, 그리고 균등하게 간격을 둔 긴 DNA 반복 서열 배열이라는 세 가지 정의 구성 요소로 구성됩니다. ART에서 DNA 반복 서열의 배열은 CRISPR 배열과 매우 유사하며, CRISPR 배열은 CRISPR-Cas 시스템을 프로그래밍 가능한 생명공학 도구로 만드는 별개의 RNA 서열 뱅크를 보유하는 것으로 알려져 있습니다.

기본 역전사 효소(RT)는 이전 연구에서 점보 파지에서 확인되었지만, Claude는 비코딩 DNA 서열의 관련 배열과 기능이 알려지지 않은 추가 보조 단백질이라는 시스템의 정의적 특징을 처음으로 발견했습니다. 초기 실험은 ART 배열이 일련의 별개의 짧은 RNA로 발현된다는 것을 나타내며, 이는 알려진 프로그래밍 가능한 시스템과 유사한 기능을 시사합니다.

Claude의 방법론 및 프로세스

이 발견은 대규모 유전체 데이터베이스를 통한 체계적인 AI 기반 검색의 결과였으며, 초기 후보 식별에 필요한 시간을 극적으로 단축했습니다.

Anthropic은 Claude에게 대규모 DNA 서열 데이터베이스에서 흥미로운 새로운 RT 사례를 검색하라는 프롬프트를 제공했습니다. 그런 다음 Claude 에이전트는 데이터를 샅샅이 조사하고, 다양한 RT 패밀리를 조사하며, 설득력 있는 후보를 식별하기 위해 자체 판단을 사용했습니다.

이 과정은 200,000개 이상의 RT를 수집하고 이를 3,500개의 새로운 후보 시스템으로 좁히는 것을 포함했습니다. Claude 에이전트는 이러한 후보를 추가로 분석하여 가장 설득력 있는 20개 후보에 대한 사람이 읽을 수 있는 보고서를 생성했습니다. 전문 과학자의 경우 이러한 유형의 초기 분석은 일반적으로 수 주에서 수 개월의 작업이 필요합니다.

구체적으로, 약 950개의 에이전트와 2억 1천만 개의 토큰을 사용하여 데이터를 21시간 동안 검색한 후, 한 에이전트가 놀라운 패턴, 즉 특이한 RT 유전자 옆에 위치한 반복되는 직렬 DNA 서열 배열을 감지했습니다. 이 감지 후 Claude는 인간 과학자처럼 행동하여 반복 서열을 세고, 간격을 측정하고, 알려진 RT 시스템과 레이아웃을 비교한 후 인간 검토를 위해 보고서를 제출했습니다.

생명과학에 대한 맥락 및 시사점

이 발견은 일반 AI 모델이 발견 과정의 모든 단계에서 인간 과학자와 협력하는 생물학 연구의 새로운 패러다임을 강조합니다. Claude가 변칙을 자율적으로 감지하고 생물학적 발견을 시작하기 위해 분석을 추진하는 능력은 생명과학에서 상당한 가속화 잠재력을 입증합니다.

역사적으로 제한 효소 또는 Taq 중합효소의 발견과 같은 주요 생물학적 돌파구는 과학자가 자연의 분자 다양성에서 특이한 특징을 발견하는 것에서 시작되었습니다. CRISPR 자체도 처음에는 박테리아 DNA의 특이한 반복 서열로 발견되어 현대 유전자 편집을 시작했습니다.

Anthropic의 연구 그룹은 AI를 유전체학에 적용함으로써 이러한 발견을 체계화하고 가속화하는 것을 목표로 합니다. 팀의 접근 방식은 Claude가 단백질 패밀리를 조사하고, 기존 공개 데이터를 재현한 다음, 설명된 시스템에 맞지 않는 패밀리 구성원 또는 유전체 이웃을 검색하는 것입니다. 후보가 인간 검토를 통과하면 실험실에서 테스트되며, Claude는 결과 데이터를 해석하는 데 도움을 줍니다.