Claude, CRISPR benzeri tekrarlara sahip yeni bir enzim sistemi keşfetti
Anthropic'te yeni bir yaşam bilimleri araştırma grubu ve laboratuvarı kuruyoruz. Odak noktamız Claude'u kullanan temel biyoloji araştırmalarıdır: tanımlanmamış protein ailelerini tanımlamak için DNA veri kümelerini araştırmak, geniş ölçekte hipotezler oluşturmak ve bunları laboratuvardaki deneylerle test etmek. Bu yazı, bu çalışmanın arkasındaki ekibi tanıtıyor ve Claude'un, bilim adamlarımızın yalnızca üst düzey yönlendirmesiyle, CRISPR'ı anımsatan özelliklere sahip yeni bir enzim sistemi keşfettiği ilk sonuçları paylaşıyor. Biyoloji ve tıpta devrim yaratan birçok keşif, bir bilim insanının doğada bulunan moleküler makinelerin şaşırtıcı çeşitliliğinde tuhaf bir şeyi fark etmesiyle başladı. DNA'yı belirli kısa dizilerde kesen proteinler olan kısıtlama enzimleri, istilacı virüslerin DNA'sını yok ettikleri bakteriyel bağışıklık sistemlerinde bulundu. Araştırmacılar bu enzimleri seçilen yerlerden DNA kesmek ve genleri bir organizmadan diğerine eklemek için kullanabileceklerini fark ettiler ve bu da biyoteknoloji endüstrisini başlattı. DNA'yı yüksek sıcaklıklarda kopyalayan bir enzim olan Taq polimeraz, Yellowstone kaplıcasındaki bir bakteride tanımlandı. Modern teşhislerin çoğunda kullanılan DNA kopyalama yöntemi olan PCR'nin temeli oldu. CRISPR, ilk olarak belirli bakterilerin DNA'sında olağandışı bir tekrar dizisi olarak fark edildi ve şu anda gen düzenlemeye dayalı ilaçların temelini oluşturuyor. 2026 baharında, genel yapay zeka modellerinin bu tür keşifleri sistematize edip hızlandıramayacağını görmek için bir araştırma grubu oluşturduk. Bu ivmenin, ajanların sürecin her adımında insanlarla iş birliği yaptığı, biyoloji araştırması yapmanın yeni bir yolunun kurulmasından kaynaklanacağına inanıyoruz. Bu yeni çalışma yöntemini geliştirmek, kendi laboratuvarımızı kurmamızı ve Claude'a biyoloji eğitimi vermekten laboratuvarda deneyler yapmaya kadar her şey üzerinde çalışan tek bir ekip kurmamızı gerektirdi.
Bugün, Claude'un CRISPR'ı anımsatan bir model olan bir dizi DNA tekrarıyla ilişkili yeni bir enzim sistemini özerk bir şekilde keşfettiği ilk araştırma programlarımızdan birinin ilk sonuçlarını paylaşıyoruz. İşlevini henüz bilmesek de, Claude'un keşfettiği sistem, yalnızca birkaç sistemde bir arada bulunan, tamamı programlanabilen ve DNA'yı kesme, kopyalama ve yapıştırma gibi işlemleri gerçekleştirebilen bir dizi özelliğe sahiptir. Halihazırda bilimi ve tıbbı dönüştüren CRISPR'ın ötesinde, bu tür diğer bazı sistemler de umut verici araçlar olarak geliştirilme aşamasındadır.
Claude'un bulduğu sistem, RNA'yı DNA'ya kopyalayan ters transkriptaz (RT) enzimlerine dayanıyor. Jumbo fajda bulunan bu altta yatan RT önceki çalışmalarda tanımlanmış olsa da, Claude sistemin tanımlayıcı özelliklerini fark eden ilk kişi gibi görünüyor: kodlayıcı olmayan DNA dizilerinin ilişkili bir dizisi ve işlevi bilinmeyen ek bir aksesuar proteini.
Ön baskıyı inceledikten sonra, CRISPR genom düzenlemesinin öncülerinden ve MIT ve Broad Institute profesörlerinden Feng Zhang şunları söyledi:
Bu, yapay zeka ajanlarının biyolojik keşiflere nasıl katkıda bulunabileceğinin heyecan verici bir örneğidir. Ters transkriptazlarla ilişkili RNA tekrar dizilerinin tanımlanması gerçekten merak uyandırıcıdır ve daha fazla araştırmayı hak etmektedir. Umarım bu çalışma daha fazla bilim insanını yapay zekanın araştırmalarını nasıl destekleyebileceğini keşfetmeye teşvik eder.
Claude'a, ilginç yeni RT örnekleri bulmak için devasa bir DNA dizileri veri tabanını araması yönünde talimat verdik. Claude ajanları veri tabanını tararken, farklı RT ailelerini araştırırken ve ilginç adayları belirlemek için kendi yargılarını kullanırken, bizim katılımımız ilk yönlendirme ve laboratuvar çalışmasıyla sınırlıydı. Bu verileri yaklaşık 950 ajan tarafından 210 milyon jeton kullanarak aramakla geçen 21 saatin ardından, ajanlardan biri dikkat çekici bir şey fark etti: tuhaf görünümlü bir RT için genin yanında meydana gelen DNA dizilerinin tekrar eden bir modeli. Laboratuvarımızda daha ileri analiz ve testlerden sonra, bu modelin, diziyle ilişkili ters transkriptaz (ART) adını verdiğimiz, bakteriyofajlarda (bakterileri enfekte eden virüsler) bulunan, önceden tanımlanmamış bir enzim sistemini işaret ettiğini fark ettik.
ART'lerin temel işlevini anlamaya yönelik çalışmalarımız devam etmektedir. Ancak, hem Claude'un yeteneklerini göstermek hem de üzerinde çalıştığımız konu hakkında daha geniş bir topluluğa fikir vermek için bu tür bulguları erkenden paylaşmanın önemli olduğunu düşünüyoruz. Bunu daha ayrıntılı olarak tartışan bir ön baskı (burada) yayınladık.
Laboratuvarımız hakkında
Kariyerlerini sıra dışı proteinleri keşfetmeye adayan ve DNA'yı sistematik olarak okumak, evrimini yorumlamak ve daha ileri karakterizasyon için biyolojik sistemleri seçmek için hesaplamalı yaklaşımlar kullanma konusunda uzmanlaşmış bilim adamlarından oluşan bir ekibiz. Anthropic'e katılmadan önceki araştırmamız, CRISPR sistemlerinin evrimini ve düzenlemesini daha iyi anlamamıza, yeni nesil hücre ve gen terapileri için yeni enzimler keşfetmemize ve insan patojenik varyantları gibi DNA'daki anormalliklerin tanımlanmasını hızlandıracak araçlar oluşturmaya yardımcı oldu. Anthropic'in yaşam bilimleri organizasyonunun bir parçasıyız ve çalışmaları arasında ilaç keşfi ve Claude'a biyoloji ve kimya eğitimi veren ekiplerin yanı sıra yer alıyoruz.
Körfez Bölgesi'nde bulunan laboratuvarımız tipik bir moleküler biyoloji laboratuvarına benziyor. Biyogüvenlik risk düzeyinin yalnızca alt düzeylerini (BSL-1 ve BSL-2) içeren araştırmalar yapıyoruz ve insanları enfekte edebilecek patojenlerle ilgilenmiyoruz. Laboratuvar çalışmalarının tümü insan bilim adamları tarafından gerçekleştirilir. Model Donanım Standardı gibi girişimlerle laboratuvar çalışmalarını hızlandırmak için yapay zekayı kullanmayı denemiş olsak da, bu yaklaşım moleküler biyoloji araştırmalarımızda yer alan geçici iş akışları açısından daha az elverişlidir.
Nasıl çalışıyoruz?
İş akışlarımızın çoğu, Claude'un, bilinen bir işlevi olmayan proteinlerle ilişkili geniş DNA dizileri koleksiyonunda arama yapmasını içerir. Tipik bir model, belirli bir protein ailesinin araştırılmasıyla başlar. Claude ilgili literatürü okur ve yöntemlerini kontrol etmek için kamuya açık verilerden elde edilen sonuçları yeniden üretir. Daha sonra, tanımlanmış hiçbir sisteme uymayan aile üyelerini veya genomik komşuları arar ve her aday için, bir işlev öneren ve iddialarını destekleyen kanıtları açıklayan, insanlar tarafından okunabilen kısa bir rapor yazar. Takip analizlerinde Claude kanıtları eleştirel bir şekilde değerlendirir; genellikle adayların çoğu bu aşamada elenir. Bir anket, test edilmeye değer tek bir adayla sonuçlanabileceği gibi hiçbir adayla da sonuçlanmayabilir.
Bir aday incelememizden sağ çıktığında, onu laboratuvarda test ediyoruz, proteini standart laboratuvar suşlarında eksprese ediyoruz ve onu biyokimyasal ve yapısal olarak karakterize ediyoruz; Claude da verilerin yorumlanmasına yardımcı oluyor. Çalışmalarımızı, her bilim insanının kullanabileceği aynı araçlar olan Claude Science ve Claude Code'da ve bazen paralel olarak yürütülen birçok Claude oturumunu koordine eden kendi donanımımızla yapıyoruz.
Claude çok verimli hipotezler ürettiği için hipotezlerin kendisi de bizim için bir çalışma nesnesi haline geldi. Tek bir kampanyadan gelen yüzlerce ila binlerce aday raporuyla, test edilmeye değer olduğuna karar verdiğimiz teklifleri bir kenara koyduklarımızdan ayıran şeyin ne olduğunu soruyoruz. Öğrendiklerimiz Claude'a verdiğimiz talimatlara dayanıyor ve ona kendi bilimsel zevkimizi taklit etmeyi öğretiyor.
Claude SANATI bulur
Geçtiğimiz birkaç yılda araştırmacılar, çoğu bakterilerde bulunan ve bağışıklık sisteminin bir parçası olarak görev yapan çok daha fazla ters transkriptaz (RT) keşfetti. Neredeyse tüm RT aileleri genomik analiz veya genom madenciliği yoluyla bulundu; bu, araştırmacıların kimsenin karakterize etmediği genler için dizi veritabanlarını aramasını, olağandışı olanları fark etmesini ve ne yaptıklarını bulmasını gerektiriyor.
Claude temsilcileri 200.000'den fazla RT topladı, 3.500 yeni aday sistemi seçti ve bunları, insanların okuyabileceği raporlar oluşturmak için analiz ettikleri en ilgi çekici 20 adayla sınırlandırdı. Uzman bir bilim insanı için bu tür bir analiz haftalarca, aylarca sürebilir.
Araştırması sırasında Claude alışılmadık bir RT ailesini fark etti ve onu daha detaylı incelemeye karar verdi. Ajan, RT'nin yakınındaki ham DNA dizisini tararken şunu haykırdı: "[RT'nin yanındaki DNA] muhteşem: Gözümle tandem bir tekrar dizisi görebiliyorum... bu CRISPR benzeri bir... tekrar dizisi mi?!"
Daha sonra, potansiyel bir keşifle karşı karşıya kalan bir insan bilim insanının yapacağı gibi ilerledi. Tekrarları saydı ve aralıklarını ölçtü, düzeni bilinen RT sistemleriyle karşılaştırdı ve modele ilişkin daha önceki herhangi bir rapor için literatürde arama yaptı. Kapsamlı bir analizin ardından yeni bir biyolojik sistem bulduğuna ikna oldu ve insanların incelemesi için bir rapor sundu.
Bulduğu sistem, ART, esas olarak bakteriyofajlarda bulunur ve üç bölümden oluşur: RT, onun yanında bir ortak gen ve eşit aralıklı uzun bir DNA tekrar dizisi dizisi. Tekrar düzeni, CRISPR-Cas sistemlerini programlanabilir biyoteknolojik araçlar haline getiren farklı RNA dizilerinden oluşan bir bankayı tutan bir CRISPR dizisine benzer. İlk deneylerimiz, ART dizisinin aynı zamanda bir dizi farklı kısa RNA olarak ifade edildiğini gösteriyor; bu da bu sistem için benzer bir şeyin söz konusu olabileceğini düşündürüyor.
ART'ın nasıl çalıştığını belirlemek için daha ileri deneyler devam ediyor ve topluluğa Claude'un anormallikleri bağımsız olarak tespit edebildiğini ve biyolojik keşifleri başlatmak için analizleri yönlendirebildiğini göstermek için bu ilk bulguları paylaşıyoruz.
Daha fazla ayrıntıyı teknik raporumuzda bulabilirsiniz (burada).
Bizimle çalışın
Bu çalışmanın yapay zeka destekli hipotez oluşturmanın değerini daha geniş bilimsel topluluğa gösterdiğini umuyoruz ve bu yaklaşımı genomik ve diğer alanlardaki geniş bir yelpazedeki sorunlara genişletmek için diğer bilim insanlarıyla birlikte çalışmak istiyoruz. Bir araştırma sorusu öneriniz varsa, sizden haber almak isteriz.