Anthropic để Claude tự thiết kế protein, 15 mục tiêu đã trúng 14 – thành tích này khiến các nhà nghiên cứu trong ngành ngạc nhiên.
Ngày 18 tháng 8, Anthropic đã công bố một kết quả thử nghiệm: Claude (Mythos Preview và Opus 4.8) tự hoàn thành toàn bộ quy trình thiết kế protein.
Cho nó 15 protein mục tiêu, yêu cầu nó tự thiết kế protein mới có thể liên kết với chúng, và 14 mục tiêu đã thành công.
Trong 1320 thiết kế, 354 thiết kế được xác minh là hiệu quả bởi hai phòng thí nghiệm độc lập, tỷ lệ thành công tổng thể là 26,8%.
Mức trung bình ngành trong lĩnh vực này là 10%–15%.
Chất kết hợp protein là nền tảng cho hiệu quả của nhiều loại thuốc: đầu tiên phải thiết kế một phân tử có thể bắt lấy protein mục tiêu, sau đó mới có khả năng phát triển thành thuốc.
Quá trình thiết kế này thường cần các kỹ sư protein tính toán hàng tuần, tối ưu hóa và sàng lọc.
Từ AlphaFold đến Claude: Dự đoán protein và thiết kế protein là hai việc khác nhau
Việc AlphaFold làm vào năm 2020: Cho trước một trình tự protein, dự đoán nó gấp thành hình dạng nào.
Đầu vào đã biết, đầu ra là dự đoán.
Nó là một mô hình protein được huấn luyện chuyên biệt, làm một việc đến mức tối đa.
Còn việc Claude làm lần này thì khác.
Nó chỉ nhận được tên của protein mục tiêu, nhiệm vụ là từ con số không thiết kế một protein hoàn toàn mới để liên kết với nó.
Đầu vào là tên, đầu ra là protein mới.
Một bên là miêu tả hình ảnh, một bên là bài luận theo chủ đề.
Các công cụ Claude sử dụng đều có sẵn – RFdiffusion, ProteinMPNN, ESMFold2, những mô hình thiết kế và dự đoán cấu trúc protein nguồn mở này đã tồn tại từ lâu, bất kỳ phòng thí nghiệm nào cũng có thể tải về.
Claude không phát minh ra công cụ mới, nó làm công việc sắp xếp: Nhóm nghiên cứu viết một bản hướng dẫn khoảng 1,6 vạn từ, mã hóa kiến thức công việc của kỹ sư protein vào đó, bao gồm các giai đoạn thử nghiệm, công cụ có thể sử dụng và tiêu chuẩn sàng lọc ở mỗi giai đoạn.
Bản hướng dẫn này không chỉ định bắt đầu từ mặt nào của protein, không chỉ định sử dụng phương pháp tạo nào, không đặt trước bất kỳ trình tự nào.
Trao cho Claude, cung cấp một tài khoản máy chủ đám mây, để nó chạy.
Chế độ đa mục tiêu xử lý đồng thời 14 mục tiêu trong 48 giờ một Phiên, chế độ đơn mục tiêu mất 24 giờ cho mỗi mục tiêu.
Nhà điều hành con người chỉ làm ba việc: Phê duyệt truy cập mạng, giám sát cơ sở hạ tầng, gửi các thiết kế đã được Claude sắp xếp đến hai phòng thí nghiệm độc lập (Adaptyv Bio và Twist Bioscience) để tổng hợp và kiểm tra – không ai can thiệp vào bất kỳ quyết định thiết kế nào.
Claude tự chọn điểm đích, chọn epitope, cài đặt công cụ, chạy mô hình, sàng lọc tối ưu hóa, sắp xếp giao hàng, cuối cùng đã gọi 10 phương pháp tạo cấu trúc, ghép thành 24 tổ hợp công cụ.
Kết quả
Tỷ lệ thành công trung bình hiện tại trong lĩnh vực thiết kế protein là 10%–15%.
Claude chạy ở các chế độ khác nhau đạt 22%–35%, gấp hai đến ba lần mức trung bình ngành.
https://x.com/AnthropicAI/status/2089842389682954621
Nếu chỉ xem thiết kế được Claude tự xếp hạng cao nhất, tỷ lệ trúng là 49%: Cứ hai mục tiêu, thì thiết kế xếp hạng đầu tiên có một cái có thể dùng trực tiếp.
Kết quả của một vài mục tiêu đáng nói riêng.
Adaptyv Bio trước đây đã tổ chức một cuộc thi thiết kế công khai cho một protein tên là RBX1, những người tham gia toàn cầu đã gửi 245 thiết kế, chỉ có 9 cái thành công.
Claude trên cùng một mục tiêu đó đã gửi 90 thiết kế, 28 cái thành công, thiết kế tốt nhất bắt mục tiêu chặt chẽ gấp mười lần so với quán quân cuộc thi.
TNFα là một mục tiêu khó hơn – một trong những loại thuốc bán chạy nhất toàn cầu Humira hoạt động dựa trên việc liên kết với protein này, nhưng nhiều nhóm chuyên gia trước đây đã thử thiết kế chất kết hợp từ đầu, tất cả đều thất bại.
Opus 4.8 đã tạo ra 12 thiết kế hiệu quả, một số còn có thể liên kết đồng thời TNFα của người, khỉ, chuột xuyên loài.
Cũng có thất bại: Trên một protein tên là MBP, 90 thiết kế đều hỏng hết.
Phân tích hóa học cũng có tín hiệu tương tự.
Cho Claude Opus 5 dữ liệu thô của máy cộng hưởng từ hạt nhân và một câu lệnh, 23 phút cho kết quả, nhất quán với kết luận phân tích thủ công từ nửa giờ đến một giờ của nhà hóa học trong phòng thí nghiệm.
Hai hướng thử nghiệm khác nhau, tín hiệu nhất quán: Mô hình tổng quát Claude này, trong nhiệm vụ nghiên cứu cần chuyên gia hoàn thành hàng tuần, đã tự chủ chạy ra kết quả cấp chuyên gia được xác minh trong phòng thí nghiệm trong vòng 24 đến 48 giờ (chế độ đa mục tiêu 48 giờ, chế độ đơn mục tiêu 24 giờ).
Chỉ sáu năm ngắn ngủi, trời đất đảo lộn
Chất kết hợp còn cách xa thuốc, giữa chừng còn cách các khâu độc tính, thử nghiệm lâm sàng, mỗi bước đều cần nhiều năm.
Tất cả cấu trúc đều là dự đoán tính toán, chưa được xác minh cấu trúc thử nghiệm.
Claude sử dụng toàn bộ công cụ nguồn mở, Anthropic đã mở nguồn bản hướng dẫn, dữ liệu và toàn bộ 1440 mô hình thiết kế trên HuggingFace, bất kỳ phòng thí nghiệm nào cũng có thể tái hiện.
https://huggingface.co/datasets/Anthropic/claude-protein-binder-design/tree/main
Loại năng lực nghiên cứu tự chủ này đồng thời có rủi ro mục đích kép, Anthropic đã khóa các khả năng sinh học như thiết kế protein trong phiên bản công khai của Claude.
Từ AlphaFold dự đoán cấu trúc protein đến Claude tự chủ thiết kế protein, mới chỉ trôi qua sáu năm.
Tài liệu tham khảo:
https://www.anthropic.com/research/Claude-accelerates-protein-design
https://www-cdn.anthropic.com/30bf50e22a01388bb29bf077ee3f244531594b7a.pdf
Bài viết này đến từ tài khoản WeChat công cộng “Tân Trí Nguyên”, tác giả: ASI Khải Thị Lục
