Claude придумала белки против яда скорпионов, 17 из 211 прошли проверку

Claude спроектировала белки против ядов скорпионов, и 17 из 211 проверенных в лаборатории прочно прицепились к токсину — результаты Anthropic опубликовала 20 октября.

Почему это важно: Скорпионы жалят больше 1,2 млн человек в год, больше 3 250 из них погибают, в основном дети. Лекарства от яда дорого разрабатывать и почти нечем окупить, поэтому отравление скорпионьим ядом относят к забытым болезням¹.

Как это работает: Самые опасные для человека токсины садятся на натриевые каналы — белки в оболочке нервных клеток, через которые те подают сигналы. Нервы начинают срабатывать невпопад, в кровь выбрасывается адреналин, в тяжёлых случаях дело доходит до отёка лёгких и сердечной недостаточности. Claude проектировала белки-связыватели — небольшие белки, которые прочно цепляются к мишени, — целясь в тот самый участок токсина, которым он хватается за канал. Нынешние противоядия получают иначе: ядом, собранным с тысяч скорпионов, иммунизируют лошадей и выделяют антитела из их крови, на это уходят месяцы.

Детали: Белки подбирала не публичная Claude, а внутренняя исследовательская модель Anthropic — её компания тоже называет Claude. Такую серию расчётов в Anthropic называют кампанией по дизайну. Модель сама искала структуры пяти токсинов в Protein Data Bank и базе AlphaFold, выбирала на каждом по пять точек для захвата, задавала пороги качества и решала, какими из 12 инструментов проектирования пользоваться. Первые сутки она работала без вмешательства, потом команда четыре раза направляла её уточняющими запросами. По просьбе людей модель сама отправила последовательности в Twist Bioscience² — в письмах было указано, что их составила Claude.

В цифрах: вся кампания заняла 64 часа:

• 318 484 варианта белка сгенерировано, 553 052 пары «белок — токсин» просчитаны как единый комплекс;
• около 10 000 часов работы видеокарт ушло на расчёты;
• 180 конструкций модель отобрала для лаборатории сама, ещё 31 добавила команда Anthropic;
• 17 связывателей прошли критерии: семь против мексиканского Cn2 и два против ближневосточного LqhIII, по четыре — против североафриканских AaH I и AaH II.

Но: К бразильскому токсину Ts1 не прицепился ни один вариант. Не вышло и то, ради чего ставили часть опытов: ни один белок, нацеленный сразу на несколько токсинов, не сработал больше чем против одного. А именно такой белок и нужен для универсального противоядия: коктейль из немногих молекул был бы самым дешёвым средством, годным для любого региона. В один токсин метили только 60 конструкций из 211 — по 12 на каждый из пяти; связывателями среди них оказались 11, то есть 18%, обычная доля удач для дизайна белков, отмечает Anthropic. Остальные шесть связывателей вышли из конструкций, которые нацеливали сразу на несколько токсинов, а схватили они только один.

Интрига: Два лучших варианта, Cn2-B1 и Cn2-B2, держатся за мексиканский токсин Cn2 с константой диссоциации³ в единицы наномолей на литр (нМ). В опыте на конкуренцию они мешали сесть на токсин антителу LR, которое, по опубликованным данным, защищает мышей от Cn2, — значит, скорее всего, закрывают тот же участок.

Что говорят: Anthropic показала работу двум внешним специалистам. «Спроектировать связыватель почти к любой мишени больше не кажется нереальным. Очень прочные связыватели мы получаем на удивление быстро, и само связывание уже не главное узкое место», — говорит Сусана Васкес Торрес, научная сотрудница Испанского национального центра онкологических исследований (CNIO). «Спроектировать убедительные связыватели сразу к пяти токсинам за считаные дни — прекрасный пример смены парадигмы в поиске лекарств, которую приносит ИИ», — считает Тимоти Дженкинс, доцент Технического университета Дании.

Между строк: Задачу подсказали не биологи. В Anthropic пришла Citrini Research, фирма инвестиционной аналитики, с вопросом, может ли группа мотивированных непрофессионалов с помощью ИИ взяться за настоящую проблему здравоохранения. Основатель фирмы Джеймс ван Гелен значится среди авторов отчёта.

Что дальше: «Это разведочная работа, и мы не заявляем, что получили противоядие», — пишет Anthropic. До лекарства нужно проверить, цепляется ли связыватель к токсину из настоящего яда, выяснить, перестаёт ли токсин действовать на натриевые каналы живых клеток, и испытать белок на мышах. Все 211 конструкций и лабораторные данные компания выложила в открытый доступ.

Подробнее: о том, как Claude ускорила открытые программы, которыми биологи предсказывают и проектируют белки, — «Claude в среднем вчетверо ускорила 30 с лишним моделей для биологов».