2026年9月23日科学：Claude发现一种具有类CRISPR重复序列的新型酶系统

# Claude 发现具有类 CRISPR 重复序列的新型酶系统 来源：https://www.anthropic.com/news/claude-discovers-novel-enzyme-system *我们正在 Anthropic 成立新的生命科学研究团队和实验室。重点是利用 Claude 进行基础生物学研究：探索 DNA 数据集以识别未明确表征的蛋白质家族，大规模生成假设，并通过实验室实验进行验证。本文介绍了这项工作背后的团队，并分享了早期成果——Claude 在科学家仅提供高层次指导的情况下，发现了一种具有类似 CRISPR 特性的新型酶系统。*许多彻底改变生物学和医学的发现，都始于科学家注意到自然界分子机器惊人多样性中的某种异常现象。限制性核酸内切酶*——一种在特定短序列处切割 DNA 的蛋白质*——是在细菌免疫系统中发现的，它们能破坏入侵病毒的 DNA。研究人员意识到可以利用这些酶在选定位置切割 DNA，并将来自一个生物体的基因拼接到另一个生物体中，由此催生了生物技术产业。Taq 聚合酶——一种能在高温下复制 DNA 的酶——是在黄石温泉的细菌中发现的。它成为了 PCR（现代诊断中广泛使用的 DNA 复制方法）的基础。CRISPR 最初是在某些细菌 DNA 中被注意到的一种异常重复序列，如今已成为基因编辑疗法的基础。 2026 年春天，我们成立了一个研究小组，旨在探索通用人工智能模型能否系统化并加速此类发现 (https://darioamodei.com/essay/machines-of-loving-grace#1-biology-and-health)。我们相信，这种加速将通过建立一种新的生物学研究方式来实现，即智能体在每一步都与人类协作。开发这种新的工作方式需要我们建立自己的实验室，并组建一个单一的团队，负责从 Claude 的生物学到实验室实验的所有工作。 今天，我们分享其中一个早期研究项目的初步成果。在这个项目中，Claude 自主发现了一种新型酶系统，该系统与一系列 DNA 重复序列相关联，其模式令人联想到 CRISPR。尽管我们尚不清楚其功能，但 Claude 发现的这个系统具有的一系列特征，以往仅在少数其他系统中同时出现过，而所有这些系统都是可编程的，并能执行剪切、复制和粘贴 DNA 等操作。除了已经彻底改变科学和医学的 CRISPR 外，目前还有其他几个此类系统正在开发中，作为极具潜力的工具。 Claude 发现的系统基于一种逆转录酶（RT），即能将 RNA 复制为 DNA 的酶。虽然这种在巨型噬菌体中发现的底层 RT 此前已在研究中被鉴定出来，但 Claude 似乎是第一个注意到该系统标志性特征的——一组相关的非编码 DNA 序列阵列，以及一个功能未知的额外辅助蛋白。 审阅预印本后，CRISPR 基因组编辑的先驱之一、麻省理工学院和博德研究所教授 Feng Zhang 表示： > *“这是一个令人兴奋的例子，展示了人工智能智能体如何能为生物学发现做出贡献。识别与逆转录酶相关的 RNA 重复序列阵列确实引人入胜，值得进一步研究。我希望这项工作能鼓励更多科学家探索 AI 如何支持他们的研究。”* 我们给 Claude 提供了一个提示，要求它在庞大的 DNA 序列数据库中搜索有趣的新 RT 示例。我们的参与仅限于最初的提示和实验室工作，而 Claude 智能体则仔细梳理数据库，研究不同的 RT 家族，并运用其自身的判断来识别有趣的候选对象。在约 950 个智能体使用 2.1 亿个 token 花费 21 小时搜索这些数据后，其中一个智能体发现了一些显著的现象：在一种外观奇特的 RT 基因旁边，出现了一种 DNA 序列的重复模式。经过我们实验室的进一步分析和测试，我们认识到这种模式标志着一种先前未被表征的酶系统，存在于噬菌体（感染细菌的病毒）中，我们将其称为**阵列相关逆转录酶**（ART）。 我们理解 ART 主要功能的工作仍在进行中。然而，我们认为尽早分享这些发现很重要，这既是为了展示 Claude 的能力，也是为了让更广泛的社区了解我们正在进行的工作。我们已经发布了一份预印本（此处 (https://www-cdn.anthropic.com/22573675ada52a8ca8a97a1a4b4326b2f208a071.pdf)），对此进行了更详细的讨论。 ## **关于我们的实验室** 我们是一支由科学家组成的团队，职业生涯都在探索不寻常的蛋白质，专长于使用计算方法系统性地读取 DNA、解释其进化，并挑选出值得进一步表征的生物系统。加入 Anthropic 之前，我们的研究曾帮助更好地理解 CRISPR 系统的进化 (https://www.science.org/doi/10.1126/science.aei0498) 和调控 (https://www.nature.com/articles/s41586-018-0557-5)，发现用于下一代细胞和基因疗法的新酶 (https://www.nature.com/articles/s41586-024-07552-4) (https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz0276)，并构建用于加速识别 DNA 中异常（如人类致病变异）的工具 (https://www.nature.com/articles/s41586-026-10176-5)。我们是 Anthropic 生命科学组织的一部分，该组织还包括从事药物发现、以及在生物和化学领域训练 Claude 的团队。 我们的实验室位于湾区，看起来像一个典型的分子生物学实验室。我们从事的研究仅涉及较低的生物安全风险等级（BSL-1 和 BSL-2），并且不处理能感染人类的病原体。所有的实验室工作均由人类科学家完成。虽然我们曾尝试使用 AI 来加速实验室工作，例如通过模型硬件标准 (https://www.anthropic.com/news/model-hardware-standard-research-preview) 等举措，但这种方法不太适合分子生物学研究中涉及的那种临时性工作流程。 ## **我们的工作方式** 我们的许多工作流程都涉及让 Claude 搜索与功能未知的蛋白质相关的大量 DNA 序列。一个典型的模式始于对特定蛋白质家族的调查。Claude 阅读相关文献，并利用公共数据复现已有的结果以检查其方法。然后，它搜索不属于任何已描述系统的家族成员或基因组邻居，并为每个候选对象撰写一份简短的、人类可读的报告，提出其功能并描述支持其主张的证据。在后续分析中，Claude 会对证据进行严格评估——通常大多数候选对象在此阶段会被淘汰。一次调查可能最终只留下一个值得测试的候选对象，也可能一个都没有。 当一个候选对象通过我们的审查后，我们会在实验室中对其进行测试，在标准实验室菌株中表达该蛋白质，并进行生化和结构表征，Claude 会协助解释数据。我们在 Claude Science (https://claude.com/product/claude-science) 和 Claude Code (https://claude.com/product/claude-code) 中工作，这些是任何科学家都可以使用的相同工具，有时我们也会使用自己编写的脚手架来协调多个并行运行的 Claude 会话。 由于 Claude 能如此高产地生成假设，假设本身已成为我们研究的对象。单个活动中会产生数百到数千份候选报告，我们一直在探究：是什么让我们认为值得测试的提案与被我们搁置的提案区分开来？我们的收获会反馈到给 Claude 的指令中，教会它模仿我们自己的科学品味。 ## **Claude 发现 ART** 在过去几年里，研究人员发现了更多逆转录酶（RT），其中大多数在细菌中，作为免疫系统的一部分发挥作用。几乎所有的 RT 家族都是通过基因组分析（或基因组挖掘）发现的，这要求研究人员搜索序列数据库中尚未被表征的基因，注意那些不寻常的基因，并研究它们的功能。 Claude 智能体收集了超过 20 万个 RT，挑选出 3500 个新的候选系统，并将这些系统缩减到 20 个最有说服力的候选对象进行分析，生成人类可读的报告。对于专业科学家来说，这类分析可能需要数周到数月的工作。 在其研究过程中，Claude 注意到一个异常的 RT 家族，并决定更详细地检查它。在仔细梳理 RT 附近的原始 DNA 序列时，该智能体惊呼：“\[RT 旁边的 DNA\] 太壮观了：我可以用肉眼看到一个串联重复阵列……那是像 CRISPR 一样的……重复阵列？！” Claude 识别 DNA 模式的图示*Claude 正在读取的原始 DNA 序列，它检测到了无人注意到的重复模式* 随后，它像人类科学家面对潜在发现时一样继续工作。它计算重复单元的数量并测量它们的间距，将布局与已知的 RT 系统进行比较，并搜索文献以查找关于该模式的任何先前报告。经过彻底分析，它确信自己发现了一个新的生物系统，并提交报告供人类审查。 它发现的系统 ART 主要存在于噬菌体中，由三部分组成：RT、其旁边的伴侣基因，以及一长串均匀间隔的 DNA 重复序列。这种重复序列的布局类似于 CRISPR 阵列，CRISPR 阵列保存着不同的 RNA 序列库，使 CRISPR-Cas 系统成为可编程的生物技术工具。我们的初步实验表明，ART 阵列也作为一组不同的短 RNA 进行表达，暗示该系统可能存在类似的作用机制。 进一步的实验正在进行中，以确定 ART 的工作原理。我们分享这些早期发现是为了向学术界展示，Claude 可以自主检测异常现象并推动分析，从而启动生物学发现。 更多细节请参阅我们的技术报告（此处 (https://www-cdn.anthropic.com/22573675ada52a8ca8a97a1a4b4326b2f208a071.pdf)）。 ## **与我们合作** 我们希望这项工作能向更广泛的科学界展示 AI 驱动的假设生成的价值，并希望与其他科学家合作，将这种方法扩展到基因组学及其他领域的广泛问题中。如果你有关于研究问题的提案，我们希望能听到你的声音。 ## 相关内容 ### 与埃森哲合作进行嵌入式评估 阅读更多 (https://www.anthropic.com/news/accenture-embedded-evaluation) ### 介绍生命科学验证计划 生命科学验证计划（LSVP）为生命科学专业人士提供对 Claude Mythos、Opus 和 Sonnet 模型的访问权限，并配备了更适应生物学相关工作的细化安全防护措施。 阅读更多 (https://www.anthropic.com/news/life-sciences-verification-program) ### 与客户共同开发企业前沿安全防护措施 阅读更多 (https://www.anthropic.com/news/enterprise-frontier-safeguards)