- Claude تولد أكثر من 318,000 تصميم بروتين في 64 ساعة، و17 منها اجتازت الاختبارات.
- تؤثر لدغات العقارب على ما لا يقل عن 1.2 مليون شخص سنويًا، مما يؤدي إلى أكثر من 3,250 حالة وفاة.
- تركز الأبحاث على خمس سموم عصبية من عقارب من مناطق مختلفة.
- تتطلب الاختبارات الإضافية دراسة تحييد السموم، والسلامة، والفعالية العلاجية.
Claude في غضون 64 ساعة فقط، تولد أكثر من 318,000 تصميم بروتين، حيث اجتاز 17 منها اختبارات الدمج المخبرية ضد السموم العصبية الخطيرة من العقارب، مما قد يسرع من أبحاث مضادات السموم. وقد ساهمت في هذا البحث Citrini Research، وتم إجراء الاختبارات المخبرية بواسطة Adaptyv Bio وTwist Bioscience. تم اختبار 211 تصميمًا مختارًا، حيث استوفى 17 منها المعايير الصارمة للدمج.
خطوات مبكرة في تطوير مضادات السموم
أظهر أقوى المرشحين قدرة ربط مع سم العقارب المكسيكية بمستوى نانو مول، مما يدل على تفاعلات جزيئية وثيقة. تمثل هذه النتائج خطوات مبكرة في تطوير مضادات السموم المحتملة، وليست حلول علاجية جاهزة.
تؤثر لدغات العقارب على ما لا يقل عن 1.2 مليون شخص سنويًا، مما يؤدي إلى أكثر من 3,250 حالة وفاة، تحدث بشكل رئيسي في المناطق ذات الموارد الطبية المحدودة. عادة ما يتم إنتاج مضادات السموم الحالية من خلال تحصين الحيوانات (بما في ذلك الخيول) لاستخراج الأجسام المضادة، وقد تستغرق عملية الإنتاج عدة أشهر، كما أن الفعالية العلاجية تستهدف نطاقًا محدودًا من السموم. لمواجهة هذه القيود، كلفت Anthropic نموذج Claude الداخلي بتصميم بروتينات ربط صغيرة (minibinders)، وهي بروتينات صغيرة مصممة خصيصًا للارتباط بأهداف معينة.
يركز المشروع على خمس سموم عصبية من عقارب من المكسيك والبرازيل وشمال إفريقيا والشرق الأوسط.
اختبارات قوة الربط للمرشحين
عمل Claude بشكل رئيسي بشكل مستقل، مستخدمًا 12 أداة تصميم بروتين لتوليد 318,484 مرشحًا، وحساب 553,052 زوجًا من تركيبات البروتين والسم. استهلك هذا المشروع حوالي 10,000 ساعة GPU. بعد التوجيه الأول وأربعة توجيهات لاحقة، اختار Claude 180 تصميمًا لإجراء اختبارات مخبرية. ثم أضاف الباحثون 31 تصميمًا آخر بمساعدة النموذج. شملت المرشحات النهائية الـ 211 بروتينات مصممة خصيصًا لاستهداف سم واحد، بالإضافة إلى بروتينات تهدف إلى الارتباط بعدة سموم.
استخدمت Adaptyv Bio وTwist Bioscience طرقًا مخبرية مختلفة لإنتاج هذه البروتينات، وقاموا بقياس مستوى الربط باستخدام تقنية الرنين البلازمي السطحي، التي تتعقب قوة ارتباط الجزيئات وسرعة انفصالها.
لكي تكون مؤهلة، كان يجب على كل مرشح أن يظهر قوة ربط مستقرة في مختبرين، تلبي عتبة الألفة المحددة، ولا ينبغي أن تظهر أي ارتباط قابل للاكتشاف مع بروتينات بشرية غير ذات صلة تم استخدامها كضوابط. في النهاية، استوفى 17 تصميمًا هذه المتطلبات، بما في ذلك 7 تستهدف سم العقرب المكسيكي Cn2، و4 تستهدف AaH I وAaH II، و2 تستهدف LqhIII. لم تنجح جميع تصميمات السموم المتعددة في استهداف أكثر من سم واحد. من بين 60 تصميمًا تم تطويرها لاستهداف سم واحد، نجح 11 منها، بمعدل نجاح يبلغ حوالي 18%.
أظهر المرشحان الرئيسيان Cn2-B1 وCn2-B2 قوة ربط قوية بشكل خاص. أظهرت التجارب التنافسية أن مواقع ارتباطهما قريبة من الأجسام المضادة التي أظهرت سابقًا القدرة على تحييد Cn2 في الفئران. ومع ذلك، قام الباحثون بإجراء اختبارات الربط فقط على السموم المنتجة في المختبر، ولم يتم اختبارها على السموم المستخرجة من العقارب، ولم يتم تحديد ما إذا كان بإمكان هؤلاء المرشحين منع نشاط السم في الخلايا أو حماية الحيوانات.
تتطلب الاختبارات الإضافية دراسة تحييد السموم، والسلامة، والثبات، والفعالية العلاجية، قبل النظر في الانتقال إلى التطوير السريري. تقوم Anthropic بإصدار جميع تصميمات الـ 211، والهياكل المتوقعة، ونتائج التجارب، لدعم الأبحاث المستقبلية. وقد أوضحت الشركة اكتشافاتها في تقرير تقني، بدلاً من نشرها في مجلة محكمة.
مساهمة Claude في أبحاث مضادات السموم
تقدم أبحاث Claude أفكارًا جديدة لتطوير مصل مضاد السموم، خاصة في ظل التحديات التي تواجه طرق العلاج الحالية. يتأثر عدد كبير من الأشخاص سنويًا بلدغات العقارب، لذا فإن تطوير مضادات السموم بسرعة وفعالية أمر بالغ الأهمية. تصميمات البروتين التي تولدها Claude ليست فقط كبيرة العدد، بل تم تصميمها بدقة لاستهداف سموم معينة، مما قد يمهد الطريق لحلول علاجية مستقبلية. على الرغم من الحاجة إلى مزيد من الاختبارات لتحديد فعاليتها الفعلية، إلا أن هذه الدراسة تظهر إمكانيات الذكاء الاصطناعي في مجال الطب الحيوي.