- Claude generó más de 318,000 diseños de proteínas en 64 horas, 17 de los cuales pasaron las pruebas.
- Las picaduras de escorpión afectan a al menos 1.2 millones de personas cada año, causando más de 3,250 muertes.
- La investigación se centra en cinco neurotoxinas de escorpiones de diferentes regiones.
- Se requieren pruebas adicionales para evaluar la neutralización de toxinas, seguridad y eficacia terapéutica.
Claude generó más de 318,000 diseños de proteínas en solo 64 horas, de los cuales 17 pasaron las pruebas de unión en laboratorio contra neurotoxinas de escorpiones peligrosos, lo que podría acelerar la investigación de antivenenos. Este estudio fue posible gracias a la contribución de Citrini Research y se llevaron a cabo pruebas de laboratorio por Adaptyv Bio y Twist Bioscience. En total, se probaron 211 diseños seleccionados, de los cuales 17 cumplieron con los estrictos estándares de unión.
Primeros pasos en el desarrollo de antivenenos
Los candidatos más fuertes mostraron afinidades de unión al veneno de escorpión mexicano en el rango de nanomoles, lo que indica interacciones moleculares estrechas. Estos resultados marcan los primeros pasos en el desarrollo potencial de antivenenos, más que soluciones terapéuticas listas para usar.
Cada año, las picaduras de escorpión afectan a al menos 1.2 millones de personas, causando más de 3,250 muertes, principalmente en áreas con recursos médicos limitados. Los antivenenos existentes generalmente se producen mediante la inmunización de animales (incluidos caballos) para extraer anticuerpos, un proceso que puede tardar meses y cuya eficacia solo se dirige a un rango limitado de toxinas. Para abordar estas limitaciones, Anthropic asignó a Claude, su modelo de investigación interno, el diseño de pequeñas proteínas de unión (minibinders), que están específicamente diseñadas para unirse a objetivos particulares.
El proyecto se centra en cinco neurotoxinas de escorpiones de México, Brasil, el norte de África y el Medio Oriente.
Pruebas de afinidad de los candidatos
Claude operó principalmente de manera autónoma, utilizando 12 herramientas de diseño de proteínas para generar 318,484 candidatos y calculó combinaciones de 553,052 pares de proteínas y toxinas. El proyecto consumió aproximadamente 10,000 horas de GPU. Después de un aviso inicial y cuatro avisos posteriores, Claude seleccionó 180 diseños para pruebas de laboratorio. Posteriormente, los investigadores, con la ayuda del modelo, añadieron 31 diseños más. Los 211 candidatos finales incluyen proteínas diseñadas específicamente para una sola toxina y proteínas destinadas a unirse a múltiples toxinas simultáneamente.
Adaptyv Bio y Twist Bioscience utilizaron diferentes métodos de laboratorio para producir estas proteínas y midieron el grado de unión mediante la técnica de resonancia de plasmones de superficie, que puede rastrear la fuerza de la unión molecular y la velocidad de separación.
Para calificar, cada candidato debía mostrar una unión estable en ambos laboratorios, cumplir con el umbral de afinidad especificado y no mostrar unión detectable a proteínas humanas no relacionadas utilizadas como control. Finalmente, 17 diseños cumplieron con estos requisitos, incluidos 7 dirigidos al veneno de escorpión mexicano Cn2, 4 dirigidos a AaH I y AaH II, y 2 dirigidos a LqhIII. Todos los diseños de múltiples toxinas no lograron dirigirse a más de una toxina. De los 60 diseños desarrollados específicamente para una sola toxina, 11 tuvieron éxito, con una tasa de éxito de aproximadamente 18%.
Los dos principales candidatos, Cn2-B1 y Cn2-B2, mostraron una afinidad de unión especialmente fuerte. Los experimentos de competencia mostraron que sus sitios de unión son cercanos a los anticuerpos que previamente demostraron neutralizar Cn2 en ratones. Sin embargo, los investigadores solo realizaron pruebas de unión con toxinas producidas en laboratorio y no probaron toxinas extraídas de escorpiones, por lo que aún no se ha determinado si estos candidatos pueden bloquear la actividad de las toxinas en las células o proteger a los animales.
Se requieren pruebas adicionales para evaluar la neutralización de toxinas, seguridad, estabilidad y eficacia terapéutica antes de considerar la entrada en desarrollo clínico. Anthropic está liberando todos los 211 diseños, estructuras predichas y resultados experimentales para apoyar investigaciones adicionales. La empresa detalla sus hallazgos en un informe técnico, en lugar de publicarlos en una revista revisada por pares.
Contribución de Claude a la investigación de antivenenos
La investigación de Claude ofrece nuevas perspectivas para el desarrollo de antivenenos, especialmente en un contexto donde los tratamientos existentes enfrentan desafíos. Cada año, un gran número de personas se ven afectadas por picaduras de escorpiones, por lo que el desarrollo rápido y efectivo de antivenenos es crucial. Los diseños de proteínas generados por Claude no solo son numerosos, sino que están diseñados específicamente para toxinas particulares, lo que podría allanar el camino para futuras soluciones terapéuticas. Aunque se necesitan más pruebas para determinar su efectividad real, este estudio muestra el potencial de la inteligencia artificial en el campo de la biomedicina.