Claude обнаруживает новую ферментную систему с CRISPR-подобными повторами23.09.2026 00:00

Мы объявляем о создании новой исследовательской группы и лаборатории по наукам о жизни в Anthropic. Наша цель — фундаментальные биологические исследования с использованием Claude: анализ массивов данных ДНК для выявления неизученных семейств белков, масштабная генерация гипотез и их проверка с помощью лабораторных экспериментов. В этой статье рассказывается о команде, стоящей за этой работой, и представлены первые результаты, в ходе которых Claude самостоятельно обнаружил новую ферментную систему со свойствами, напоминающими CRISPR, опираясь лишь на общие указания наших ученых.

Многие открытия, совершившие революцию в биологии и медицине, начались с того, что ученый заметил нечто необычное в поразительном разнообразии молекулярных машин, созданных природой. Рестриктазы, белки, которые разрезают ДНК по определенным коротким последовательностям, были обнаружены в иммунных системах бактерий, где они уничтожают ДНК вторгающихся вирусов. Исследователи поняли, что могут использовать эти ферменты для разрезания ДНК в нужных местах и вставки генов из одного организма в другой, что положило начало индустрии биотехнологий. Taq-полимераза, фермент, копирующий ДНК при высоких температурах, была обнаружена в бактерии из горячего источника в Йеллоустоне. Она легла в основу ПЦР — метода копирования ДНК, который используется в большинстве современных методов диагностики. CRISPR сначала привлек внимание как необычная повторяющаяся последовательность в ДНК некоторых бактерий, а сегодня лежит в основе лекарств на основе генного редактирования.

Весной 2026 года мы сформировали исследовательскую группу, чтобы выяснить, способны ли общие модели ИИ систематизировать и ускорить подобные открытия. Мы верим, что это ускорение станет возможным благодаря созданию нового подхода к биологическим исследованиям, при котором ИИ-агенты сотрудничают с людьми на каждом этапе процесса. Разработка этого нового метода работы потребовала создания собственной лаборатории и единой команды, которая занимается всем: от обучения Claude биологии до проведения экспериментов в лаборатории.

Сегодня мы делимся первыми результатами одной из наших стартовых исследовательских программ, в ходе которой Claude автономно обнаружил новую ферментную систему, связанную с массивом повторов ДНК — паттерном, напоминающим CRISPR. Хотя мы пока не знаем ее функций, открытая Claude система обладает набором характеристик, которые до сих пор встречались вместе лишь в считанных других системах, причем все они являются программируемыми и выполняют такие операции, как разрезание, копирование и вставка ДНК. Помимо CRISPR, который уже изменил науку и медицину, в настоящее время разрабатывается ряд других подобных систем в качестве перспективных инструментов.

Обнаруженная Claude система основана на обратной транскриптазе (ОТ) — ферментах, копирующих РНК в ДНК. Хотя сама эта ОТ, найденная в гигантском фаге, уже фигурировала в предыдущих исследованиях, Claude, по всей видимости, первым заметил определяющие особенности системы — сопутствующий массив некодирующих последовательностей ДНК и дополнительный вспомогательный белок неизвестной функции.

Ознакомившись с препринтом, Фэн Чжан (Feng Zhang), один из пионеров редактирования генома CRISPR, профессор Массачусетского технологического института и Института Брода, отметил:

Это захватывающий пример того, как ИИ-агенты могут способствовать биологическим открытиям. Выявление массивов РНК-повторов, связанных с обратными транскриптазами, вызывает искренний интерес и заслуживает дальнейшего изучения. Я надеюсь, что эта работа вдохновит больше ученых на исследование возможностей поддержки их изысканий с помощью ИИ.

Мы дали Claude задачу выполнить поиск интересных новых примеров ОТ в масштабной базе данных последовательностей ДНК. Наше участие ограничилось первоначальным запросом и лабораторной работой, в то время как агенты Claude прочесывали базу данных, исследовали различные семейства ОТ и использовали собственное суждение для выявления интересных кандидатов. Потратив 21 час на поиск по этим данным силами примерно 950 агентов, использовавших 210 миллионов токенов, один из агентов заметил нечто примечательное: повторяющийся паттерн последовательностей ДНК, расположенный рядом с геном необычной ОТ. После дальнейшего анализа и тестирования в нашей лаборатории мы осознали, что этот паттерн обозначает ранее не охарактеризованную ферментную систему, обнаруженную у бактериофагов (вирусов, инфицирующих бактерии), которую мы назвали обратными транскриптазами, ассоциированными с массивами (ART).

Наша работа по пониманию основных функций ART продолжается. Тем не менее, мы считаем важным делиться такими результатами на ранней стадии — как для демонстрации возможностей Claude, так и для того, чтобы дать широкому сообществу представление о том, над чем мы работаем. Мы опубликовали препринт (здесь), в котором это обсуждается более подробно.

О нашей лаборатории

Мы — команда ученых, посвятивших свою карьеру изучению необычных белков и специализирующихся на использовании вычислительных подходов для систематического чтения ДНК, интерпретации ее эволюции и отбора биологических систем для дальнейшей характеризации. Наши исследования до прихода в Anthropic помогли лучше понять эволюцию и регуляцию систем CRISPR, открыть новые ферменты для клеточной и генной терапии нового поколения, а также создать инструменты для ускорения выявления аномалий в ДНК, таких как патогенные варианты у человека. Мы входим в структуру наук о жизни Anthropic наряду с командами, чья работа включает открытие лекарств и обучение Claude биологии и химии.

Наша лаборатория, расположенная в районе Залива Сан-Франциско, выглядит как типичная лаборатория молекулярной биологии. Мы проводим исследования, которые касаются только низких уровней биобезопасности (BSL-1 и BSL-2), и не работаем с патогенами, способными заражать людей. Вся лабораторная работа выполняется учеными-людьми. Хотя мы экспериментировали с использованием ИИ для ускорения лабораторной работы в рамках таких инициатив, как Стандарт аппаратного обеспечения для моделей, этот подход менее применим к тем спонтанным рабочим процессам, которые задействованы в наших исследованиях по молекулярной биологии.

Как мы работаем

Многие из наших рабочих процессов предполагают, что Claude ищет в огромной коллекции последовательностей ДНК те, которые связаны с белками с неизвестной функцией. Типичный сценарий начинается с обзора определенного семейства белков. Claude изучает профильную литературу и воспроизводит устоявшиеся результаты на основе публичных данных, чтобы проверить свои методы. Затем он ищет членов семейства или геномных соседей, которые не вписываются ни в одну из описанных систем, и пишет для каждого кандидата краткий, понятный человеку отчет с предложением функции и описанием доказательств в пользу своих утверждений. В ходе последующего анализа Claude критически оценивает эти доказательства — как правило, большинство кандидатов отсеиваются на данном этапе. Обзор может завершиться всего одним кандидатом, стоящим проверки, или не выдать ни одного.

Когда кандидат проходит нашу проверку, мы тестируем его в лаборатории: экспрессируем белок в стандартных лабораторных штаммах и характеризуем его биохимически и структурно, а Claude помогает интерпретировать данные. Мы ведем работу в Claude Science и Claude Code — тех же инструментах, которые доступны любому ученому, а иногда используем собственную обвязку, координирующую множество параллельно запущенных сеансов Claude.

Поскольку Claude генерирует гипотезы в огромных количествах, сами эти гипотезы стали для нас объектом изучения. Получая от одной исследовательской кампании сотни и тысячи отчетов по кандидатам, мы задаемся вопросом: что отличает те предложения, которые мы считаем достойными проверки, от тех, что мы откладываем в сторону? Полученные знания возвращаются в инструкции, которые мы даем Claude, обучая модель имитировать наш собственный научный вкус.

Claude находит ART

За последние несколько лет исследователи открыли множество новых обратных транскриптаз (ОТ), большинство из которых находятся у бактерий, где они действуют как часть иммунной системы. Почти все семейства ОТ были обнаружены с помощью геномного анализа или геномного майнинга, который требует от ученых поиска в базах данных последовательностей не охарактеризованных никем генов, выявления необычных среди них и выяснения их назначения.

Агенты Claude собрали более 200 000 ОТ, выбрали 3 500 новых потенциальных систем и сузили этот круг до 20 наиболее убедительных кандидатов, проанализировав их для подготовки понятных человеку отчетов. Профессиональному ученому на такой анализ могут потребоваться недели или даже месяцы работы.

В ходе исследования Claude обратил внимание на необычное семейство ОТ и решил изучить его подробнее. Изучая необработанную последовательность ДНК рядом с ОТ, агент воскликнул:»[ДНК рядом с ОТ] просто потрясающая: я визуально вижу тандемный массив повторов… это что, CRISPR-подобный… массив повторов?!»

Исходная последовательность ДНК, которую читал Claude, когда обнаружил незамеченный никем паттерн повторов

Затем он действовал практически так же, как поступил бы ученый-человек, столкнувшись с потенциальным открытием. Он подсчитал повторы и измерил расстояния между ними, сравнил структуру с известными системами ОТ и поискал в литературе любые упоминания этого паттерна в прошлом. После тщательного анализа он убедился, что обнаружил новую биологическую систему, и составил отчет для проверки человеком.

Обнаруженная им система, ART, встречается главным образом у бактериофагов и состоит из трех частей: ОТ, соседнего парного гена и длинного массива равномерно распределенных последовательностей-повторов ДНК. Расположение повторов напоминает массив CRISPR, в котором хранится банк различных последовательностей РНК, делающих системы CRISPR-Cas программируемыми биотехнологическими инструментами. Наши первые эксперименты показывают, что массив ART также экспрессируется в виде набора отдельных коротких молекул РНК, что намекает на наличие аналогичного механизма и в этой системе.

В настоящее время проводятся дальнейшие эксперименты по определению принципа работы ART, и мы делимся этими ранними результатами, чтобы показать сообществу: Claude способен автономно выявлять аномалии и направлять анализы для совершения биологических открытий.

Подробности можно найти в нашем техническом отчете (здесь).

Работайте с нами

Мы надеемся, что эта работа продемонстрирует научному сообществу ценность генерации гипотез с помощью ИИ, и хотели бы сотрудничать с другими учеными для распространения этого подхода на самые разные задачи в геномике и других областях. Если у вас есть предложения по исследовательской задаче, мы будем рады услышать вас.