Anthropic zufolge hat Claude ein bisher unbekanntes Enzymsystem in der DNA von Viren entdeckt, die Bakterien infizieren. Frühere Studien hatten das Enzym in seinem Kern bereits erfasst, scheinen aber übersehen zu haben, was es umgibt.
Anthropic veröffentlichte die Ergebnisse am 23. September. Sie gelten als zentraler Beleg dafür, dass KI inzwischen Muster erkennen kann, die menschliche Fachleute übersehen haben. Doch was genau bedeutet diese Entdeckung?
Warum sollte das jemanden außerhalb eines Labors interessieren?
Viele Entdeckungen, die die Medizin verändert haben, begannen damit, dass einem Wissenschaftler etwas Merkwürdiges in der Natur auffiel. Dass Forscher Restriktionsenzyme nutzten, die in Bakterien vorkommen, trug dazu bei, die Biotechnologiebranche zu begründen.
Ein Enzym aus einer heißen Quelle in Yellowstone wurde zur Grundlage der PCR. Diese Methode zum Kopieren von DNA steckt heute hinter einem Großteil der modernen medizinischen Diagnostik.
Diesen Schritt des Bemerkens hat nun Claude vollzogen – mit nur grober Vorgabe der Wissenschaftler von Anthropic. Anthropic-CEO Dario Amodei sieht darin ein umfassenderes Muster. 2023 taten sich KI-Modelle noch mit Mathematik auf Oberstufenniveau schwer.
Bis Ende 2026, sagt er, beginnen sie, einige der schwierigsten offenen Probleme des Fachgebiets zu lösen. Er glaubt, dass KI für die Biologie einer ähnlichen Kurve folgt.
Wenn er recht hat, so Amodei, könnte eine schnellere Forschung neue Wirkstoffziele und neue Arten von Behandlungen zutage fördern. Sie würde klinische Studien nicht verkürzen, könnte aber weit mehr vielversprechende Kandidaten in die Wirkstoffpipeline schicken.
Er hat zuvor geschrieben, dass KI helfen könnte, die meisten Krankheiten in 5 bis 10 Jahren zu heilen. Dieses Ziel nennt er gerade noch möglich.
Vorerst führen weiterhin menschliche Wissenschaftler jedes Experiment durch, und die Funktion des neuen Systems bleibt unbekannt.
Was genau ist CRISPR?
Bakterien sind ständigen Angriffen von Viren ausgesetzt, die man Bakteriophagen oder Phagen nennt. Viele Bakterien verteidigen sich mit einem System namens CRISPR.
CRISPR funktioniert wie ein Gedächtnisspeicher. Bakterien lagern kurze DNA-Schnipsel früherer Eindringlinge zwischen sich wiederholenden Sequenzen ein, und diesen Abschnitt nennen Wissenschaftler ein Array.
Jeder Schnipsel wird in ein kurzes Stück RNA kopiert. Diese RNA lotst dann ein Protein dorthin, um passende virale DNA aufzuspüren und zu zerschneiden, falls dasselbe Virus zurückkehrt.
Wissenschaftler bemerkten CRISPR als ein ungewöhnliches Wiederholungsmuster in bakterieller DNA. Später lernten sie, RNA-Leitmoleküle nach eigenem Entwurf einzusetzen, was das System programmierbar machte und es in ein Werkzeug zur Genbearbeitung verwandelte, das heute in der Medizin verwendet wird.
Was hat Claude gefunden?
Das System, das Claude gefunden hat, ist um eine andere Art von Enzym herum aufgebaut, eine sogenannte Reverse Transkriptase. Sie kopiert RNA zurück in DNA, und Bakterien nutzen laut Anthropic viele solcher Enzyme, um Viren abzuwehren.
Forscher hatten dieses spezielle Enzym bereits in einem Jumbo-Phagen erfasst, einem ungewöhnlich großen Virus, das Bakterien infiziert. Frühere Studien scheinen jedoch die entscheidenden Merkmale des Systems übersehen zu haben. Claude dürfte der Erste sein, der sie entdeckt hat.
Eines ist ein Partnerprotein, dessen Aufgabe noch niemand kennt. Das andere ist ein langes Array gleichmäßig verteilter DNA-Wiederholungen, angeordnet ganz ähnlich wie ein CRISPR-Array. CRISPR sitzt überwiegend in Bakterien, während ART vor allem in den Phagen auftaucht, die sie infizieren.
Anthropic nennt den dreiteiligen Aufbau array-associated reverse transcriptases, kurz ART. Der Claude-Agent, der es entdeckte, hielt beim Lesen der rohen DNA seine Überraschung fest.
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Wie hat der Claude-Agent es gefunden?
Der Agent war einer von rund 950 Claude-Agenten, die an derselben Suche arbeiteten. Die Wissenschaftler von Anthropic starteten sie mit einem einzigen Prompt und baten Claude, in einer riesigen DNA-Datenbank neue Reverse Transkriptasen zu finden.
In 21 Stunden verbrauchten die Agenten 210 Millionen Tokens, die kleinen Textbausteine, die KI-Modelle verarbeiten. Sie sammelten mehr als 200.000 Reverse Transkriptasen und wählten 3.500 neue Kandidatensysteme aus.
Anschließend engten die Agenten diese Liste auf die 20 überzeugendsten Kandidaten ein und verfassten Berichte zur Prüfung durch Menschen. Laut Anthropic kann eine solche Analyse einen Fachwissenschaftler Wochen bis Monate kosten.
“Während er die rohe DNA-Sequenz in der Nähe der RT durchkämmte, rief der Agent aus: “[Die DNA neben der RT] ist spektakulär: Ich kann mit bloßem Auge ein Tandem-Wiederholungs-Array erkennen … das ist ein CRISPR-ähnliches … Wiederholungs-Array?!”
Der Agent hinter ART arbeitete weitgehend so, wie es ein menschlicher Wissenschaftler täte. Er zählte die Wiederholungen, maß ihre Abstände, verglich die Anordnung mit bekannten Systemen und prüfte die Literatur auf frühere Berichte.
Die Wissenschaftler von Anthropic lieferten nur den Prompt und erledigten die Laborarbeit selbst. Die Agenten entschieden nach eigenem Ermessen, welchen Spuren es sich zu folgen lohnte.
Diese Laborarbeit fand in der Einrichtung des Unternehmens in der Bay Area statt, die nicht mit Erregern arbeitet, die den Menschen infizieren.
Was hat das Labor bisher herausgefunden?
Die ersten Experimente in diesem Labor geben einen frühen Hinweis darauf, wie ART funktionieren könnte. Das Team stellte fest, dass das Wiederholungs-Array von ART in eine Reihe eigenständiger kurzer RNAs umgewandelt wird.
Das erinnert an CRISPR, wo jede kurze RNA als Leitmolekül dient, das das System auf ein Ziel ausrichtet. Anthropic zufolge legt das Ergebnis nahe, dass bei ART etwas Ähnliches geschehen könnte.
Die Kombination von Merkmalen bei ART ist zudem selten. Laut Anthropic teilen sie nur eine Handvoll anderer bekannter Systeme.
Sie alle sind programmierbar und können auf DNA einwirken, indem sie sie zum Beispiel schneiden, kopieren oder einfügen. Neben CRISPR werden inzwischen mehrere davon als Werkzeuge entwickelt.
Anthropic hat allerdings nicht gezeigt, dass ART irgendetwas davon kann. Das Unternehmen sagt, es kenne die Hauptfunktion des Systems noch nicht, und weitere Experimente seien im Gange.
Was hält der CEO von Anthropic davon?
Amodei, der Vorstandschef von Anthropic, sagte auf X, das Unternehmen vermute, ART könnte ein neuer Mechanismus zur Genbearbeitung sein. In
“Es ist leicht, dies als Einzelfall oder Kuriosität abzutun, doch wir haben immer wieder ein Muster beobachtet, bei dem die Leistung von KI in neuen intellektuellen Bereichen innerhalb weniger Jahre von schwach auf übermenschlich springt”, sagte er.
Amodei merkte an, dass ein Team aus Stanford kürzlich ein Reverse-Transkriptase-System mit einem nicht codierenden Array gefunden habe. Ihm zufolge ähnelt es in mancher Hinsicht ART, doch beide entwickelten sich unabhängig voneinander.
Ist das der nächste CRISPR?
Feng Zhang, ein CRISPR-Pionier am MIT und am Broad Institute, begutachtete den Preprint, eine frühe, noch nicht begutachtete Arbeit. Er nannte die RNA-Wiederholungs-Arrays faszinierend und weiterer Untersuchung wert.
Kevin Blake, Mikrobiologe an der Washington University School of Medicine, war skeptischer. Er sagte Al Jazeera, CRISPR in der Natur unterscheide sich stark von CRISPR als Technologie.
Er wies außerdem darauf hin, dass unzählige CRISPR-ähnliche Sequenzen unkatalogisiert bleiben, weil Millionen von Bakterienarten noch nicht untersucht wurden.
“Es gibt keinen Hinweis darauf, dass dies ein Rivale von CRISPR-der-Technologie ist oder zu irgendeiner Art therapeutischer oder praktischer Anwendung entwickelt werden könnte”, kommentierte er.
Anthropic zufolge sind weitere Experimente im Gange, um zu klären, wie ART funktioniert. Die Ergebnisse dürften zeigen, ob seine Wiederholungen auf ein neues programmierbares Werkzeug hindeuten oder auf eine Eigenheit der Phagenbiologie.
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Quelle: BeInCrypto
