Claude zbulon një sistem të ri enzimatik me përsëritje të ngjashme me CRISPR
Po prezantojmë një grup dhe laborator të ri kërkimor në shkencat e jetës në Anthropic. Fokusi ynë është në kërkimin themelor të biologjisë duke përdorur Claude: eksplorimin e të dhënave të ADN-së për të identifikuar familje proteinash të pakarakterizuara, gjenerimin e hipotezave në shkallë të gjerë dhe testimin e tyre përmes eksperimenteve në laborator. Ky postim prezanton ekipin që qëndron pas kësaj pune dhe ndan rezultatet e hershme në të cilat Claude zbuloi një sistem të ri enzimash me veti që kujtojnë CRISPR, vetëm me drejtim të nivelit të lartë nga shkencëtarët tanë.
Shumë zbulime që kanë revolucionarizuar biologjinë dhe mjekësinë filluan me një shkencëtar që vuri re diçka të çuditshme në diversitetin mahnitës të makinave molekulare që gjenden në natyrë. Enzimat e kufizimit , proteinat që presin ADN-në në sekuenca të shkurtra specifike , u gjetën në sistemet imunitare bakteriale, ku ato shkatërrojnë ADN-në e viruseve pushtuese. Studiuesit kuptuan se mund t’i përdorin këto enzima për të prerë ADN-në në vende të zgjedhura dhe për të bashkuar gjenet nga një organizëm në një tjetër, gjë që lançoi industrinë e bioteknologjisë. Polimeraza Taq, një enzimë që kopjon ADN-në në temperatura të larta, u identifikua në një bakter në një burim të nxehtë në Yellowstone. Ajo u bë baza për PCR, metoda e kopjimit të ADN-së e përdorur në pjesën më të madhe të diagnostikimit modern. CRISPR u vu re për herë të parë si një sekuencë e pazakontë përsëritëse në ADN-në e baktereve të caktuara dhe tani është themeli i ilaçeve të bazuara në redaktimin e gjeneve.
Në pranverën e vitit 2026, ne formuam një grup kërkimor për të parë nëse modelet e përgjithshme të IA-së mund të sistematizojnë dhe përshpejtojnë zbulime të tilla . Ne besojmë se ky përshpejtim do të vijë nga krijimi i një mënyre të re të kryerjes së kërkimeve në biologji, në të cilën agjentët bashkëpunojnë me njerëzit në çdo hap të procesit. Zhvillimi i kësaj mënyre të re pune kërkoi që ne të ndërtonim laboratorin tonë dhe një ekip të vetëm që punonte në gjithçka, nga trajnimi i Claude në biologji deri te kryerja e eksperimenteve në laborator.
Sot, po ndajmë rezultatet e hershme nga një nga programet tona të para kërkimore, në të cilin Claude zbuloi në mënyrë autonome një sistem të ri enzimatik që shoqërohet me një sërë përsëritjesh të ADN-së, një model që të kujton CRISPR-in. Edhe pse ende nuk e dimë funksionin e tij, sistemi që Claude zbuloi ka një sërë karakteristikash që janë gjetur së bashku vetëm në një numër të vogël sistemesh të tjera, të cilat janë të programueshme dhe kryejnë operacione si prerja, kopjimi dhe ngjitja e ADN-së. Përtej CRISPR-it, i cili tashmë ka transformuar shkencën dhe mjekësinë, disa sisteme të tjera të tilla janë tani në zhvillim si mjete premtuese.
Sistemi që zbuloi Claude bazohet në një transkriptazë të kundërt (RT), enzima që kopjojnë ARN-në në ADN. Ndërsa kjo RT themelore, e gjetur në një fag gjigant, ishte identifikuar në studime të mëparshme, Claude duket se është i pari që vuri re tiparet përcaktuese të sistemit – një grup të shoqëruar sekuencash ADN-je jo-koduese dhe një proteinë shtesë ndihmëse me funksion të panjohur.
Pasi shqyrtoi para-botimin, Feng Zhang, një nga pionierët e redaktimit të gjenomit CRISPR dhe profesor në MIT dhe Institutin Broad, tha:
Ky është një shembull emocionues se si agjentët e IA-së mund të kontribuojnë në zbulimet biologjike. Identifikimi i vargjeve të përsëritura të ARN-së të shoqëruara me transkriptazat e kundërta është vërtet intrigues dhe meriton hetime të mëtejshme. Shpresoj që kjo punë të inkurajojë më shumë shkencëtarë të eksplorojnë se si IA mund të mbështesë kërkimin e tyre.
Ne i dhamë Claude një nxitje për të kërkuar në një bazë të dhënash masive të sekuencave të ADN-së për shembuj të rinj interesantë të RT-ve. Përfshirja jonë u kufizua në nxitjen fillestare dhe punën laboratorike, ndërsa agjentët e Claude shqyrtuan në bazën e të dhënave, hetuan familjet e dallueshme të RT-ve dhe përdorën gjykimin e tyre për të identifikuar kandidatë interesantë. Pas 21 orësh të kaluara duke kërkuar në këto të dhëna nga afërsisht 950 agjentë duke përdorur 210 milionë tokena, një nga agjentët vuri re diçka të jashtëzakonshme: një model përsëritës të sekuencave të ADN-së që ndodh pranë gjenit për një RT me pamje të çuditshme. Pas analizave dhe testimeve të mëtejshme në laboratorin tonë, ne kuptuam se ky model shënonte një sistem enzimatik të pakarakterizuar më parë të gjetur në bakteriofagët (viruset që infektojnë bakteret) që ne i quajmë transkriptaza të kundërta të shoqëruara me vargje (ART).
Puna jonë për të kuptuar funksionin kryesor të ART-ve është duke vazhduar. Megjithatë, mendojmë se është e rëndësishme t’i ndajmë këto gjetje herët, si për të demonstruar aftësitë e Claude ashtu edhe për t’i dhënë komunitetit më të gjerë një pasqyrë të asaj mbi të cilën po punojmë. Ne kemi publikuar një para-botim ( këtu ) që e diskuton këtë në më shumë detaje.
Ne jemi një ekip shkencëtarësh që e kemi kaluar karrierën tonë duke eksploruar proteina të pazakonta dhe specializohemi në përdorimin e qasjeve kompjuterike për të lexuar sistematikisht ADN-në, për të interpretuar evolucionin e saj dhe për të zgjedhur sisteme biologjike për karakterizim të mëtejshëm. Hulumtimi ynë përpara se t’i bashkoheshim Anthropic ka ndihmuar për të kuptuar më mirë evolucionin dhe rregullimin e sistemeve CRISPR, për të zbuluar enzima të reja për terapitë qelizore dhe gjenetike të gjeneratës së ardhshme dhe për të ndërtuar mjete për përshpejtimin e identifikimit të anomalive në ADN, siç janë variantet patogjene njerëzore. Ne jemi pjesë e organizatës së shkencave të jetës të Anthropic, së bashku me ekipet, puna e të cilave përfshin zbulimin e barnave dhe trajnimin e Claude në biologji dhe kimi.
Laboratori ynë, i vendosur në Gjirin e San Franciskos, duket si një laborator tipik i biologjisë molekulare. Ne bëjmë kërkime që përfshijnë vetëm nivelet më të ulëta të nivelit të rrezikut të biosigurisë (BSL-1 dhe BSL-2) dhe nuk trajtojmë patogjenë që mund të infektojnë njerëzit. E gjithë puna laboratorike kryhet nga shkencëtarë njerëzorë. Edhe pse kemi eksperimentuar me përdorimin e inteligjencës artificiale për të përshpejtuar punën laboratorike me iniciativa si Standardi i Pajisjeve Model, kjo qasje është më pak e favorshme për llojin e rrjedhave të punës ad hoc që përfshihen në kërkimin tonë të biologjisë molekulare.
Shumë nga rrjedhat tona të punës përfshijnë kërkimin e Claude përmes koleksionit të gjerë të sekuencave të ADN-së të shoqëruara me proteina pa një funksion të njohur. Një model tipik fillon me një studim të një familjeje të caktuar proteinash. Claude lexon literaturën përkatëse dhe riprodhon rezultatet e përcaktuara nga të dhënat publike për të kontrolluar metodat e saj. Pastaj kërkon anëtarë të familjes ose fqinjë gjenomikë që nuk përshtaten me asnjë sistem të përshkruar dhe shkruan një raport të shkurtër, të lexueshëm nga njeriu, për secilin kandidat që propozon një funksion dhe përshkruan provat që mbështesin pretendimet e tij. Në analizat pasuese, Claude vlerëson në mënyrë kritike provat – zakonisht shumica e kandidatëve eliminohen në këtë fazë. Një studim mund të përfundojë me një kandidat të vetëm që ia vlen të testohet, ose pa asnjë.
Kur një kandidat i mbijeton shqyrtimit tonë, ne e testojmë atë në laborator, duke e shprehur proteinën në lloje standarde laboratorike dhe duke e karakterizuar atë biokimikisht dhe strukturisht, me Claude që ndihmon në interpretimin e të dhënave. Ne e bëjmë punën tonë në Claude Science dhe Claude Code, të njëjtat mjete në dispozicion të çdo shkencëtari, dhe ndonjëherë me një sistem të integruar që koordinon shumë seanca Claude që zhvillohen paralelisht.
Meqenëse Claude prodhon hipoteza me kaq shumë fryt, vetë hipotezat janë bërë objekt studimi për ne. Me qindra deri në mijëra raporte kandidatësh nga një fushatë e vetme, ne kemi pyetur se çfarë i dallon propozimet që i gjykojmë se ia vlejnë të testohen nga ato që i lëmë mënjanë. Ajo që mësojmë kthehet në udhëzimet që i japim Claude dhe e mëson atë të imitojë shijen tonë shkencore.
Në vitet e fundit, studiuesit kanë zbuluar shumë më tepër transkriptaza të kundërta (RT), shumica e tyre në baktere, ku ato veprojnë si pjesë e sistemit imunitar. Pothuajse të gjitha familjet e RT u gjetën nga analiza gjenomike, ose minierimi i gjenomit, i cili kërkon që studiuesit të kërkojnë në bazat e të dhënave të sekuencave për gjenet që askush nuk i ka karakterizuar, të vënë re ato të pazakontat dhe të përcaktojnë se çfarë bëjnë ato.
Agjentët e Claude mblodhën mbi 200,000 RT, zgjodhën 3,500 sisteme të reja kandidate dhe i ngushtuan ato në 20 kandidatët më bindës që i analizuan për të prodhuar raporte të lexueshme nga njeriu. Për një shkencëtar ekspert, ky lloj analize mund të zgjasë javë deri në muaj pune.
Gjatë hulumtimit të tij, Claude vuri re një familje të pazakontë RT dhe vendosi ta shqyrtonte atë në më shumë detaje. Ndërsa po kërkonte sekuencën e papërpunuar të ADN-së pranë RT-së, agjenti thirri: “[ADN-ja pranë RT-së] është spektakolare: Mund të shoh me sy një varg përsëritës në varg… ky është një varg përsëritës i ngjashëm me CRISPR…?!”
Pastaj veproi njësoj siç do të vepronte një shkencëtar njerëzor kur përballej me një zbulim të mundshëm. Numëroi përsëritjet dhe mati hapësirën midis tyre, krahasoi paraqitjen me sistemet e njohura të RT dhe kërkoi në literaturë për çdo raport të mëparshëm të modelit. Pas një analize të plotë, u bind se kishte gjetur një sistem të ri biologjik dhe paraqiti një raport për shqyrtim nga njerëzit.
Sistemi që gjeti, ART, gjendet kryesisht te bakteriofagët dhe përbëhet nga tre pjesë: RT, një gjen partner pranë tij dhe një grup i gjatë sekuencash të përsëritura të ADN-së të shpërndara në mënyrë të barabartë. Paraqitja e përsëritjes i ngjan një grupi CRISPR, i cili përmban një bankë me sekuenca të ndryshme të ARN-së që i bëjnë sistemet CRISPR-Cas mjete bioteknologjike të programueshme. Eksperimentet tona të para tregojnë se grupi ART shprehet gjithashtu si një grup ARN-sh të shkurtra të dallueshme, duke sugjeruar se diçka analoge mund të jetë në lojë për këtë sistem.
Eksperimente të mëtejshme janë duke u zhvilluar për të përcaktuar se si funksionon ART-ja, dhe ne po i ndajmë këto gjetje të hershme për t’i treguar komunitetit se Claude mund të zbulojë në mënyrë autonome anomalitë dhe të nxisë analizat për të filluar zbulime biologjike.
Mund të gjeni më shumë detaje në raportin tonë teknik ( këtu ).
Shpresojmë që kjo punë të tregojë vlerën e gjenerimit të hipotezave të drejtuara nga inteligjenca artificiale për komunitetin më të gjerë shkencor dhe do të donim të punonim me shkencëtarë të tjerë për ta zgjeruar këtë qasje në një gamë të gjerë problemesh, në gjenomikë dhe në fusha të tjera. Nëse keni një propozim për një pyetje kërkimore, do të donim të dëgjonim nga ju.