Anthropic обнаружила систему, похожую на Crispr. Что теперь?

Что именно нашли

Руководители технологических компаний давно говорят, что ИИ может ускорить биологические открытия. На прошлой неделе Anthropic заявила, что такое открытие уже состоялось. В сообщении от 23 сентября компания рассказала: её большая языковая модель Claude обнаружила ферментную систему со свойствами, «напоминающими Crispr» — инструмент редактирования генов, удостоенный Нобелевской премии.

По данным Anthropic, примерно 950 агентов Claude работали одновременно и нашли интересные генетические последовательности за 21,5 часа. Фёдор Урнов, специалист по редактированию генов из Калифорнийского университета в Беркли и директор по терапевтическим исследованиям и разработкам в Институте инновационной геномики, похвалил Anthropic за то, что она рассказала о находке. Институт сотрудничает с компанией, но к новому открытию отношения не имел.

Другие учёные отнеслись к новости с меньшим энтузиазмом. Это первая находка исследовательской группы Anthropic, созданной ранее в этом году. Ле Конг, профессор Стэнфордского университета, который изучает применение ИИ в генной инженерии, заметил, что эксперименты ещё стоят в очереди, а пиар уже запущен.

Anthropic открыла лабораторию для исследований в области разработки лекарств и подчёркивает, что работа на этой находке не заканчивается. В сообщении в X компания заявила, что пока не понимает, что делает система, но лишь у немногих известных систем есть похожие свойства — и все они способны разрезать, копировать и вставлять ДНК.

В технический отчёт вошёл один лабораторный эксперимент; сам отчёт не проходил научное рецензирование. Чтобы понять значение находки, нужны дополнительные исследования. Пока неизвестно, можно ли использовать эту ферментную систему для редактирования генов и будет ли она для этого полезна.

Конг сравнил задачу с поиском алмаза на пляже Санта-Моники: ИИ заметил что-то блестящее, но только лабораторные исследования покажут, стекло это или алмаз.

Как Claude искал последовательности

Исследователи Anthropic попросили Claude просмотреть огромные геномные базы данных и найти «интересные новые примеры» обратных транскриптаз — белков, которые копируют РНК в ДНК. Это обратный обычному процессу в наших клетках, где ДНК переписывается в РНК. Другие организмы используют обратные транскриптазы для разных биологических задач, в том числе для вставки участков ДНК.

По данным Anthropic, сначала агенты Claude нашли более 200 000 возможных обратных транскриптаз. Затем модель отобрала несколько тысяч последовательностей, которые показались ей новыми, и сузила поиск. В итоге она обнаружила «необычное» семейство обратных транскриптаз с длинным участком повторяющихся последовательностей ДНК, похожих на Crispr.

Anthropic назвала систему ART — сокращение от «обратные транскриптазы, связанные с массивом повторов». Она встречается у гигантских фагов — крупных вирусов, заражающих бактерии.

Один из ИИ-агентов написал, что видит тандемный массив повторов, похожий на Crispr. Он также отметил, что система может оказаться ретроном — такую возможность указывают и в техническом отчёте. Crispr и ретроны — бактериальные иммунные системы. Ретроны уже применяют в некоторых методах редактирования генов, но они не обладают такой же универсальностью, как Crispr. Поэтому сравнение с Crispr в блоге Anthropic не стало неожиданностью.

Почему находка требует проверки

Сет Шипман, младший научный сотрудник Института Гладстона, не считает, что Anthropic обнаружила новую систему Crispr, но называет результат интересным. По его словам, новизна здесь — в способе поиска, а не в самой системе. Лаборатория Шипмана использовала ретроны для создания систем редактирования генов, так что применять их таким образом возможно.

Ручной поиск новых обратных транскриптаз в геномных базах может занять месяцы. Шипман считает, что найти их за день — впечатляющий результат, но предостерегает от приписывания всего открытия одной модели. По его словам, в исследовании участвовали учёные.

Более того, эту обратную транскриптазу уже обнаружил в 2021 году Джейсон Гилл, микробиолог из Техасского университета A&M, вместе с коллегами: они описали её в работе о гигантских фагах. Возможно, новое в том, что Claude заметила повторы рядом с ферментом и предположила, что он может быть частью системы, похожей на Crispr.

Гилл говорит, что модели хорошо находят закономерности — лучше, чем человек, который просто смотрит на данные. Человек тоже мог бы провести такой поиск, но для этого ему нужна заранее сформулированная гипотеза. При этом, добавляет Гилл, у ART нет очевидной связи с известными системами Crispr, и Anthropic ещё предстоит доказать, что система действительно редактирует гены.

Конг считает, что учёные подобрали для Claude задачу, подходящую её способности находить закономерности. Модель может пригодиться и в других проектах, где нужно анализировать большие объёмы данных. Но это не значит, что Claude начнёт ускорять самые разные открытия в биологии.

Научное сообщество не может оценить, на каких данных обучали модель. Это делает результаты особенно непрозрачными на фоне требований крупных научных журналов публиковать код, чтобы другие исследователи могли воспроизвести работу.

Один исследователь, изучавший те же ферменты, заподозрил, что модель могла обучаться на его работе: он делился ещё не опубликованными результатами с общедоступной версией Claude. Anthropic ответила New York Times, что не обучала Claude на пользовательских диалогах, а у её команды по молекулярной биологии нет доступа к таким данным.

Что ещё предстоит доказать

Даже если Claude обнаружила следующий крупный инструмент для редактирования генов, гипотезу всё равно должны проверить учёные в лаборатории. В публикации о находке в X генеральный директор Anthropic Дарио Амодей предположил, что со временем Claude сможет безопасно проводить эксперименты, самостоятельно управляя лабораторным оборудованием. Если это станет возможным, то, по его словам, случится ещё нескоро. Такая перспектива поднимает вопросы безопасности и надзора. Амодей отдельно уточнил, что лаборатории Anthropic работают на минимальных уровнях биобезопасности и в них нет ничего, что представляло бы серьёзную опасность для людей.

Ответов в этой области приходится ждать долго. Первые последовательности Crispr обнаружили у бактерий в 1987 году, но лишь в 2012-м Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье показали, что Crispr можно превратить в программируемый инструмент для разрезания ДНК. Сейчас Crispr широко используют в лабораториях и испытывают в десятках клинических исследований — для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, рака, аутоиммунных болезней и редких нарушений. Но пока на рынке есть только один препарат на основе этой технологии, одобренный в конце 2023 года. Этот путь показывает, как долго может занять переход от многообещающего открытия в фундаментальной науке к лекарству.

Ограничения находки Anthropic указывают и на более общий вопрос. Crispr стал революционным инструментом благодаря тому, что учёные обнаружили ранее неизвестную биологическую систему. Пока неясно, способен ли ИИ найти что-то полезное, не зная заранее, что именно он ищет.

Конг считает, что лучше проверить возможности ИИ-учёного можно было бы так: обучить модель только на знаниях, появившихся до открытия Crispr, а затем посмотреть, сумеет ли она обнаружить Crispr самостоятельно.