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Claude自主设计蛋白质结合剂,剑指致命蝎毒解药
蝎子蜇伤每年夺走逾3250人的生命,而现有抗毒血清的研发周期长、成本高。Anthropic旗下AI系统Claude在其专为科研设计的环境Claude Science中,针对四种蝎子的五种神经毒素,自主生成了318484种蛋白质结合剂设计方案。在初始提示词输入后,Claude独立工作长达24小时,随后研究团队介入并补充指令。经筛选,211种设计方案进入实验室测试,其中17种达到结合剂标准。表现最优的两种候选物与墨西哥蝎毒素Cn2结合极为紧密,实验室数据显示其结合位点与已知可在小鼠体内中和Cn2的抗体高度重叠。两家独立实验室均验证了上述结果。外部专家将此项工作评价为颇具前景的第一步,但这些候选物能否真正作为抗毒血清发挥作用,目前尚未经过体内实验验证。
蝎子蜇伤是全球被忽视的公共卫生威胁之一,每年造成超过3250人死亡,受害者多集中在医疗资源匮乏的热带与亚热带地区。传统抗毒血清依赖动物免疫产生抗体,生产周期长且难以标准化。Anthropic的研究团队尝试用AI从头设计蛋白质结合剂,以期为这一领域提供全新的解决思路。
此次研究在Claude Science平台上展开。该平台是Anthropic专为科研人员打造的AI工作环境,旨在让模型能够相对自主地执行复杂的科学任务。研究人员向Claude提供初始提示后,模型在无人干预的情况下连续工作24小时,针对四种蝎子的五种神经毒素生成了多达318484种蛋白质结合剂设计方案,展现出远超人工设计的通量优势。
在海量候选方案中,Claude自主筛选出180种,研究团队另行补充31种,共计211种方案进入实验室湿实验验证环节。最终,17种方案达到有效结合剂的判定标准,命中率约为8%。其中表现最为突出的两种候选物与墨西哥蝎(Centruroides noxius)分泌的神经毒素Cn2结合极为紧密,亲和力数据令研究人员感到鼓舞。
实验室结构分析进一步显示,这两种候选结合剂与Cn2的结合位点,与一种已被证实可在小鼠体内中和该毒素的抗体高度重叠。这一发现在机制层面提供了初步的功能性佐证。值得注意的是,两家独立实验室均对上述结果进行了重复验证,增强了数据的可信度。外部专家Susana Vázquez Torres和Timothy P. Jenkins均将此项工作定性为颇具前景的第一步。
然而,从实验室结合数据到真正可用的抗毒血清,仍有相当长的路要走。目前尚无动物实验数据证明这些候选物能够在活体内有效中和蝎毒并保护生命。研究团队坦承,抗毒效果的体内验证是下一阶段的关键工作。此前,Claude Science在另一项研究中已针对15种目标蛋白中的14种成功设计出微型结合剂,命中率达22%至35%,显著高于传统方法的10%至15%,显示出AI辅助蛋白质设计的系统性潜力。
要点
- Claude在24小时内自主生成逾31万种蛋白质结合剂设计方案,针对四种蝎子的五种神经毒素展开系统性攻关。
- 211种方案经实验室验证,17种达标,其中两种与墨西哥蝎毒素Cn2的结合位点与已知中和抗体高度重叠。
- 两家独立实验室复现了核心结果,外部专家给予积极评价,但体内抗毒效果尚待动物实验验证。
- 与传统蛋白质设计方法相比,Claude Science平台的命中率(22%至35%)显著高于行业基准(10%至15%)。
原始标题:Claude Science tackles deadly scorpion stings by designing protein binders from scratch
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