Claude 发现了与数组相关的逆转录酶 (ART)

TL;DR

Anthropic 宣布，其大型语言模型 Claude 自主发现了一种新型酶系统——与数组相关的逆转录酶 (ART)，该系统的特点是噬菌体中逆转录酶附近存在类似 CRISPR 的重复数组，展示了人工智能在大规模生成和优先排序生物学假设方面的能力。

背景：AI 增强的生命科学研究

Anthropic 成立了一个专门的生命科学研究中心，探索通用 AI 模型是否能够系统化并加速基础生物学发现。该团队将 Claude 训练于生物文献，为其配备大规模 DNA 数据库挖掘工具，并将其输出与人类科学家进行的湿实验验证相结合。

发现流程

  • 提示与数据集：研究人员向 Claude 提供了一个高层次的提示，要求在庞大的 DNA 序列数据库中搜索有趣的逆转录酶（RTs）。未提供详细假设。
  • 代理规模：约 950 个 Claude 代理在 21 小时内处理该任务，消耗了约 2.1 亿个 token。
  • 候选筛选：代理收集了超过 20 万个 RT 序列，识别出 3500 个新型候选系统，并将其精炼为 20 个高置信度候选，这一过程对人类专家而言需要数周至数月。
  • 模式识别：一个代理标记出一个位于非典型 RT 旁边的串联重复数组，称其为“令人惊叹”且“类似 CRISPR”。
  • 报告生成：该代理生成了一份人类可读的报告，总结了重复次数、间距、对比分析和文献检索结果，随后提交给专家评审。

ART 系统

  • 组成：ART 包含三个部分——(1) 一种在巨型噬菌体中发现的逆转录酶基因，(2) 一个功能未知的邻近辅助蛋白，以及 (3) 一段长而均匀间隔的非编码 DNA 重复数组。
  • 类似 CRISPR 的特征：该重复数组类似于存储可编程 RNA 引导的 CRISPR 数组。初步实验表明，ART 数组被转录为不同的短 RNA，暗示其可能具有可编程机制。
  • 新颖性：尽管底层的 RT 之前已被归档，但 Claude 是首个识别出该重复数组与辅助基因共同构成一个连贯且此前未被描述的系统的模型。

专家评论

“这是 AI 代理如何助力生物学发现的一个令人兴奋的例子。识别出与逆转录酶相关的 RNA-重复数组确实引人入胜，值得进一步研究。” — Feng Zhang, MIT 和 Broad Institute。

意义与影响

  • 概念验证：ART 的发现表明，大型语言模型能够自主生成具有生物学意义的假设，优先筛选候选对象，并在缺乏详细人类指导的情况下引导实验验证。
  • 加速基因组挖掘：Claude 将原本需要数月的手动整理过程缩短为一天的分布式 AI 计算，表明了一条可扩展的路径，用于在庞大的基因组数据库中发现新的酶系统。
  • 潜在生物技术工具：如果 ART 的功能类似于 CRISPR——提供可编程的 DNA 操作——它可能成为基因编辑、合成生物学或诊断的新平台。
  • 开放科学：Anthropic 发布了一份关于 ART 系统的预印本，并邀请更广泛的社区探索其功能，促进协作验证。

实验室运作方式

  • 计算流程：Claude 阅读文献，复现已知结果，调查蛋白质家族，标记异常的基因组区域，并起草简洁的报告。
  • 人机协作：科学家审查 Claude 的报告，进行湿实验表达和生化检测，并在 Claude 的协助下解读实验数据。
  • 迭代改进：实验结果的反馈用于优化 Claude 的提示和指令集，使模型能够模仿专家的科学判断。

未来方向

  • 功能表征：正在进行的实验旨在确定 ART 是否介导 DNA 切割、复制或其他可编程活动。
  • 拓展范围：Anthropic 计划将相同的 AI 驱动工作流应用于其他未探索的蛋白质家族，将发现流程扩展至 RT 之外。
  • 合作邀请：实验室寻求外部合作伙伴测试 ART，并共同开发基因组学及相关领域的 AI 增强研究项目。

资源

Sources