Claude สร้างโปรตีนออกแบบมากกว่า 318,000 ชนิดเพื่อเร่งการวิจัยเซรุ่มต้านพิษงู

Claude ได้สร้างโปรตีนออกแบบมากกว่า 318,000 ชนิดในเวลาเพียง 64 ชั่วโมง โดยมี 17 ชนิดที่ผ่านการทดสอบการจับกับพิษประสาทจากแมงป่องที่อันตราย ซึ่งอาจเร่งการวิจัยเกี่ยวกับเซรุ่มต้านพิษ การวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจาก Citrini Research และดำเนินการทดสอบในห้องปฏิบัติการโดย Adaptyv Bio และ Twist Bioscience การวิจัยได้ทดสอบโปรตีนออกแบบที่เลือกแล้วจำนวน 211 ชนิด โดย 17 ชนิดตรงตามมาตรฐานการจับที่เข้มงวด

ขั้นตอนแรกในการพัฒนาเซรุ่มต้านพิษ

ผู้สมัครที่แข็งแกร่งที่สุดมีความสัมพันธ์ในการจับกับพิษจากแมงป่องในเม็กซิโกที่ระดับนาโนโมล ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่แน่นหนา ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นสัญญาณของขั้นตอนแรกในการพัฒนาเซรุ่มต้านพิษ แต่อาจยังไม่ใช่แนวทางการรักษาที่พร้อมใช้งาน

ทุกปี การถูกแมงป่องต่อยส่งผลกระทบต่อผู้คนอย่างน้อย 1.2 ล้านคน ทำให้มีผู้เสียชีวิตมากกว่า 3,250 ราย โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีทรัพยากรทางการแพทย์จำกัด เซรุ่มต้านพิษที่มีอยู่ในปัจจุบันมักจะผลิตโดยการฉีดวัคซีนให้กับสัตว์ (รวมถึงม้า) เพื่อสกัดแอนติบอดี ซึ่งกระบวนการผลิตอาจใช้เวลาหลายเดือน และประสิทธิภาพการรักษามักจะมีผลต่อพิษในวงจำกัด เพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ Anthropic ได้มอบหมายให้ Claude ออกแบบโมเดลการวิจัยเพื่อสร้างโปรตีนขนาดเล็ก (minibinders) ที่ออกแบบมาเฉพาะเพื่อยึดติดกับเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจง

โครงการนี้มุ่งเน้นไปที่พิษประสาทจากแมงป่อง 5 ชนิดที่มาจากเม็กซิโก บราซิล แอฟริกาเหนือ และตะวันออกกลาง

การทดสอบความสามารถในการจับของผู้สมัคร

Claude ทำงานโดยอิสระเป็นหลัก โดยใช้เครื่องมือออกแบบโปรตีน 12 ชนิดในการสร้างผู้สมัครจำนวน 318,484 ชนิด และคำนวณการจับระหว่างโปรตีนและพิษจำนวน 553,052 คู่ โครงการนี้ใช้เวลา GPU ประมาณ 10,000 ชั่วโมง หลังจากการให้ข้อมูลเบื้องต้นและการให้ข้อมูลตามมา 4 ครั้ง Claude ได้เลือก 180 ชนิดเพื่อทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการ นักวิจัยได้เพิ่มการออกแบบอีก 31 ชนิดด้วยความช่วยเหลือจากโมเดล สุดท้ายแล้วมีผู้สมัครจำนวน 211 ชนิด ซึ่งรวมถึงโปรตีนที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับพิษชนิดเดียว และโปรตีนที่มุ่งหวังจะจับกับพิษหลายชนิดพร้อมกัน

Adaptyv Bio และ Twist Bioscience ใช้วิธีการในห้องปฏิบัติการที่แตกต่างกันในการผลิตโปรตีนเหล่านี้ และใช้เทคนิคการสะท้อนพลาสมอนพื้นผิวในการวัดระดับการจับ ซึ่งเทคนิคนี้สามารถติดตามความแรงของการยึดติดของโมเลกุลและความเร็วในการแยกตัว

เพื่อให้มีคุณสมบัติ ผู้สมัครแต่ละคนต้องแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการจับที่เสถียรในห้องปฏิบัติการทั้งสองแห่ง ต้องตรงตามเกณฑ์ความสัมพันธ์ที่กำหนด และไม่ควรแสดงการจับที่ตรวจพบกับโปรตีนมนุษย์ที่ไม่เกี่ยวข้องซึ่งใช้เป็นการควบคุม สุดท้ายมีการออกแบบ 17 ชนิดที่ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ รวมถึง 7 ชนิดที่มุ่งเป้าไปที่พิษจากแมงป่องในเม็กซิโก Cn2, 4 ชนิดที่มุ่งเป้าไปที่ AaH I และ AaH II และ 2 ชนิดที่มุ่งเป้าไปที่ LqhIII การออกแบบที่มุ่งเป้าไปที่พิษหลายชนิดทั้งหมดไม่ประสบความสำเร็จในการมุ่งเป้าไปที่พิษมากกว่าหนึ่งชนิด จากการออกแบบ 60 ชนิดที่พัฒนาขึ้นเพื่อมุ่งเป้าไปที่พิษชนิดเดียว มี 11 ชนิดที่ประสบความสำเร็จ โดยมีอัตราความสำเร็จประมาณ 18%

ผู้สมัครหลักสองคน Cn2-B1 และ Cn2-B2 แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการจับที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ การทดลองที่แข่งขันกันแสดงให้เห็นว่าตำแหน่งที่พวกเขายึดติดนั้นใกล้เคียงกับแอนติบอดีที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการทำให้พิษ Cn2 เป็นกลางในหนู อย่างไรก็ตาม นักวิจัยได้ทำการทดสอบการจับเฉพาะกับพิษที่ผลิตในห้องปฏิบัติการ และไม่ได้ทดสอบกับพิษที่สกัดจากแมงป่อง ทำให้ยังไม่สามารถยืนยันได้ว่าผู้สมัครเหล่านี้สามารถหยุดการทำงานของพิษในเซลล์หรือปกป้องสัตว์ได้หรือไม่

การทดสอบเพิ่มเติมจำเป็นต้องพิจารณาถึงการทำให้พิษเป็นกลาง ความปลอดภัย ความเสถียร และประสิทธิภาพในการรักษา ก่อนที่จะพิจารณาเข้าสู่การพัฒนาทางคลินิก Anthropic กำลังปล่อยการออกแบบทั้งหมด 211 ชนิด โครงสร้างที่คาดการณ์ และผลการทดลอง เพื่อสนับสนุนการวิจัยเพิ่มเติม บริษัทได้อธิบายการค้นพบของตนในรายงานทางเทคนิค แทนที่จะเผยแพร่ในวารสารที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อน

การมีส่วนร่วมของ Claude ในการวิจัยเซรุ่มต้านพิษ

การวิจัยของ Claude ได้เสนอแนวทางใหม่ในการพัฒนาเซรุ่มต้านพิษงู โดยเฉพาะในสถานการณ์ที่วิธีการรักษาที่มีอยู่เผชิญกับความท้าทาย ทุกปีมีผู้คนจำนวนมากที่ได้รับผลกระทบจากการถูกแมงป่องต่อย ดังนั้นการพัฒนาเซรุ่มต้านพิษอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญ การออกแบบโปรตีนที่ Claude สร้างขึ้นไม่เพียงแต่มีจำนวนมาก แต่ยังถูกออกแบบมาอย่างแม่นยำเพื่อตอบสนองต่อพิษเฉพาะ ซึ่งอาจเปิดทางไปสู่แนวทางการรักษาในอนาคต แม้ว่าขณะนี้ยังต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อยืนยันประสิทธิภาพจริง แต่การวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของปัญญาประดิษฐ์ในด้านชีวการแพทย์