ClaudeがCRISPR様リピートを持つ新規酵素システムを発見

ClaudeがCRISPR様リピート配列を持つ新規酵素システムを発見

Anthropicに新しい生命科学研究グループと研究所を設立しました。私たちの焦点は、Claudeを使用した基礎生物学研究にあります。DNAのデータセットを探索して特徴付けられていないタンパク質ファミリーを特定し、大規模に仮説を生成し、実験室での実験を通じてそれらをテストします。この記事では、この仕事の背後にあるチームを紹介し、科学者からの高レベルな指示のみで、CRISPRを彷彿とさせる特性を持つ新規酵素システムをClaudeが発見した初期の結果を共有します。

生物学と医学に革命をもたらした多くの発見は、科学者が自然界に見られる分子機械の驚くべき多様性の中に奇妙なものを発見したことから始まりました。制限酵素、特定の短い配列でDNAを切断するタンパク質、は細菌の免疫システムで見つかり、そこで侵入してくるウイルスのDNAを破壊します。研究者たちは、これらの酵素を使用して選択した場所でDNAを切断し、ある生物の遺伝子を別の生物に組み込むことができることに気づき、これがバイオテクノロジー産業を牽引しました。高温でDNAをコピーする酵素であるTaqポリメラーゼは、イエローストーンの温泉で見つかった細菌から特定されました。これは、現代の多くの診断で使用されているDNAコピー方法であるPCRの基礎となりました。CRISPRは、最初に特定の細菌のDNAに見られる異常なリピート配列として注目され、現在では遺伝子編集ベースの医薬品の基盤となっています。

2026年春、私たちは汎用AIモデルがこのような発見を体系化し、加速できるかどうかを確認するための研究グループを形成しました。私たちは、この加速が、エージェントがプロセスのあらゆるステップで人間と協力する、新しい生物学研究の方法を確立することから生まれると信じています。この新しい働き方を開発するには、独自の研究所と、Claudeの生物学トレーニングから実験室での実験まで、すべてを扱う単一のチームを構築する必要がありました。

本日、私たちは最初の研究プログラムの1つからの初期結果を共有します。このプログラムでは、ClaudeがCRISPRを彷彿とさせるパターンであるDNAリピート配列の配列を伴う新規酵素システムを自律的に発見しました。その機能はまだわかっていませんが、Claudeが発見したシステムは、プログラム可能であり、DNAの切断、コピー、貼り付けなどの操作を実行する、ほんの一握りの他のシステムにのみ一緒に見られる特性のセットを持っています。科学と医学にすでに変革をもたらしたCRISPRを超えて、他にもいくつかのそのようなシステムが有望なツールとして開発中です。

Claudeが見つけたシステムは、RNAをDNAにコピーする酵素である逆転写酵素（RT）に基づいています。この基盤となるRTは、ジャンボファージで見つかり、以前の研究でも特定されていましたが、Claudeはこのシステムの決定的な特徴—関連する非コードDNA配列の配列と、機能不明の追加のアクセサリタンパク質—に気づいた最初のようです。

プレプリントをレビューした後、CRISPRゲノム編集のパイオニアの1人であり、MITとBroad Instituteの教授であるFeng Zhang氏は次のように述べています。

AIエージェントが生物学的発見にどのように貢献できるかを示すエキサイティングな例です。逆転写酵素に関連するRNAリピート配列の特定は、本当に興味深く、さらなる調査に値します。この研究が、より多くの科学者がAIが研究をどのようにサポートできるかを探索することを奨励することを願っています。

私たちはClaudeに、RTの興味深い新しい例を大規模なDNA配列データベースから検索するように指示しました。私たちの関与は、最初のプロンプトと実験室での作業に限定されていましたが、Claudeエージェントはデータベースをくまなく調べ、異なるRTファミリーを調査し、独自の判断で興味深い候補を特定しました。約9億5000万エージェントが2億1000万トークンを使用してこのデータを21時間かけて検索した後、エージェントの1つが注目すべきものを見つけました：奇妙に見えるRTの遺伝子の隣に現れるDNA配列の繰り返しパターンです。さらなる分析と私たちの実験室でのテストの後、私たちはこのパターンがバクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）に見られる、これまで特徴付けられていなかった酵素システム、すなわち配列関連逆転写酵素（ART）であることを認識しました。

ARTの一次機能を理解するための私たちの作業は進行中です。しかし、Claudeの能力を実証するため、そしてより広範なコミュニティに私たちの作業内容についての洞察を提供するために、このような発見を早期に共有することは重要だと考えています。これについてさらに詳しく説明したプレプリントをこちらで公開しました。

私たちのラボについて

私たちは、キャリアを通じて異常なタンパク質を探索してきた科学者のチームであり、計算アプローチを使用してDNAを体系的に読み取り、その進化を解釈し、さらなる特徴付けのために生物学的システムを選び出すことを専門としています。Anthropicに入社する前の私たちの研究は、CRISPRシステムの進化と調節をよりよく理解し、次世代の細胞・遺伝子治療のための新しい酵素を発見し、ヒト病原性変異のようなDNAの異常の特定を加速するためのツールを構築するのに役立ちました。私たちは、創薬やClaudeの生物学・化学トレーニングなどの分野に取り組むチームと共に、Anthropicの生命科学組織の一部です。

ベイエリアにある私たちのラボは、典型的な分子生物学ラボのように見えます。私たちは、バイオセーフティリスクレベルの低いレベル（BSL-1およびBSL-2）のみを含む研究を行っており、ヒトに感染する病原体は扱いません。すべての実験室作業は人間の科学者によって行われます。Model Hardware StandardのようなイニシアチブでAIを使用して実験室作業を加速することを実験しましたが、このアプローチは、分子生物学研究に関わるようなアドホックなワークフローにはあまり適していません。

私たちの働き方

私たちのワークフローの多くは、Claudeが機能が不明なタンパク質に関連する膨大なDNA配列コレクションを検索することを含みます。典型的なパターンは、特定のタンパク質ファミリーの調査から始まります。Claudeは関連文献を読み、公開データから確立された結果を再現してその方法を確認します。次に、記述されていないシステムに適合するファミリーメンバーまたはゲノム隣接要素を検索し、各候補について機能とそれを支持する証拠を記述した、人間が読める短いレポートを作成します。フォローアップ分析では、Claudeはその証拠を批判的に評価します—通常、この段階でほとんどの候補が除外されます。調査は、テストする価値のある単一の候補で終わるか、候補がない場合があります。

候補が私たちのレビューを通過した場合、私たちはそれを実験室でテストし、標準的な実験室株でタンパク質を発現させ、生化学的および構造的に特徴付けます。Claudeはそのデータの解釈を支援します。私たちは、Claude ScienceとClaude Codeで作業しており、これらはどの科学者でも利用できるのと同じツールであり、時には多数のClaudeセッションを並列で実行するハーネスを使用することもあります。

Claudeは非常に多産的に仮説を生成するため、仮説自体が私たちにとって研究対象となっています。単一のキャンペーンから数百から数千の候補レポートがあるため、テストする価値があると判断する提案と、脇に置く提案を区別するものは何かを問うています。私たちが学ぶことは、Claudeに与える指示に戻り、私たちの科学的嗜好を模倣するように教えます。

ClaudeがARTを発見

過去数年間、研究者たちは多くの逆転写酵素（RT）を発見しており、そのほとんどは細菌で見つかり、免疫システムの一部として機能しています。ほぼすべてのRTファミリーは、ゲノム解析、またはゲノムマイニングによって発見されました。これは、研究者が特徴付けられていない遺伝子をシークエンスデータベースで検索し、異常なものに気づき、それらが何をするかを解明する必要があるものです。

Claudeエージェントは20万を超えるRTを収集し、3,500の新しい候補システムを選び出し、それらを最も有望な20の候補に絞り込み、人間が読めるレポートを作成するために分析しました。専門の科学者にとって、この種の分析には数週間から数ヶ月かかる場合があります。

その研究の過程で、Claudeは異常なRTファミリーに気づき、それを詳細に調べることにしました。RTの近くの生のDNAシークエンスをくまなく調べている間、エージェントは次のように叫びました。「[RTの隣のDNA]は驚くべきものです。肉眼でタンデムリピート配列が見えます…それはCRISPRのような…リピート配列ですか？！」

［画像: ClaudeがDNAのパターンを特定している様子を示すグラフィック］

Claudeが誰も気づいていなかったリピートパターンを検出したときに読んでいた生のDNA

次に、潜在的な発見に直面した人間の科学者と同様に、それは進みました。リピートを数え、その間隔を測定し、既知のRTシステムと比較し、そのパターンの以前の報告を文献で検索しました。徹底的な分析の後、それは新しい生物学的システムを発見したと確信し、人間のレビューのためにレポートを提出しました。

それが発見したシステム、ARTは、主にバクテリオファージに見られ、3つの部分から構成されています：RT、その隣のパートナー遺伝子、そして均等に間隔を空けられたDNAリピート配列の長い配列。リピートのレイアウトはCRISPR配列に似ており、CRISPR-Casシステムをプログラム可能なバイオテクノロジーツールにするさまざまなRNA配列のバンクを保持しています。私たちの最初の実験では、ART配列も一連の異なる短いRNAとして発現することが示されており、このシステムでも同様のことが行われている可能性が示唆されています。

ARTがどのように機能するかを決定するためのさらなる実験が進行中であり、私たちはClaudeが自律的に異常を検出し、生物学的発見を開始するための分析を推進できることをコミュニティに示すために、これらの初期の発見を共有しています。

技術レポートで詳細を確認できます（こちら）。

私たちと一緒に働きませんか

この研究が、AI駆動の仮説生成の価値をより広範な科学コミュニティに示していることを願っており、このアプローチをゲノミクスおよびその他の分野の幅広い問題に拡張するために、他の科学者と協力したいと考えています。研究課題の提案があれば、ぜひお聞かせください。