Шанс на порятунок. Штучний інтелект Claude за три дні розробив сотні тисяч білків проти отрути скорпіонів

У дослідженні, проведеному за участю Citrini Research та лабораторних випробувань Adaptyv Bio та Twist Bioscience, було протестовано 211 відібраних конструкцій, з яких 17 відповідали суворим критеріям зв’язування, пише Interesting Engineering.

Укуси скорпіонів щорічно вражають щонайменше 1,2 мільйона людей у ​​всьому світі, спричиняючи понад 3250 смертей, переважно серед дітей у регіонах з обмеженим доступом до медичної допомоги. Існуючі протиотрути зазвичай виготовляються шляхом імунізації тварин, включаючи коней, отрутою та екстракції антитіл з їхньої крові. Виробництво може тривати місяцями, а лікування може бути ефективним лише проти обмеженого кола токсинів.

Щоб вирішити ці обмеження, Anthropic доручила внутрішній дослідницькій моделі Claude розробити міні-зв'язуючі речовини — невеликі білки, сконструйовані для зв’язування з певними мішенями. Проект зосереджувався на п’яти нейротоксинах скорпіонів, знайдених у Мексиці, Бразилії, Північній Африці та на Близькому Сході.

Працюючи переважно автономно, Claude використав 12 інструментів для розробки білків для створення 318 484 кандидатів та обчислювального скринінгу 553 052 пар білок-токсин. Після початкової підказки та чотирьох подальших досліджень Claude відібрав 180 дизайнів для лабораторних випробувань. Згодом дослідники додали ще 31 за допомогою моделі. Отримані 211 кандидатів включали білки, призначені для впливу на окремі токсини, та інші, призначені для одночасного зв’язування кількох токсинів.

Компанії Adaptyv Bio та Twist Bioscience виготовили білки, використовуючи різні лабораторні методи. Обидві компанії вимірювали зв’язування за допомогою поверхневого плазмонного резонансу — методу, який відстежує, наскільки міцно молекули приєднуються та як швидко вони розділяються.

Щоб пройти кваліфікацію, кожен кандидат мав продемонструвати стабільне зв’язування в обох лабораторіях, відповідати заданому порогу спорідненості та не виявляти жодного помітного зв’язування з неспорідненим людським білком, який використовувався як контрольний. Сімнадцять дизайнів відповідали цим вимогам, зокрема сім проти токсину мексиканського скорпіона Cn2. Жоден з мультитоксинових дизайнів успішно не пройшов кваліфікацію.

Серед 60 розробок, спеціально розроблених для окремих токсинів, 11 виявилися успішними, що становить приблизно 18 відсотків показників успішності. Два провідних кандидати, створені Claude білки Cn2-B1 та Cn2-B2, продемонстрували особливо сильне зв’язування. Конкурентні експерименти показали, що вони прикріплюються поблизу того ж місця, що й антитіло, яке, як було показано раніше, нейтралізує токсин Cn2 у мишей.

Однак дослідники перевіряли зв’язування лише з лабораторно виробленими токсинами, а не з отрутою, видобутою зі скорпіонів. Вони не встановили, чи можуть кандидати блокувати активність токсинів у клітинах або захищати тварин.