Claude a proiectat proteine contra veninului de scorpion
Un model de cercetare intern al companiei Anthropic a generat în 64 de ore peste 318.000 de proteine împotriva a cinci neurotoxine de scorpion. Două laboratoare independente au testat 211 dintre ele, iar 17 s-au legat de ținte. Compania precizează că nu a obținut un antivenin.
Colaj cu un desen tehnic de scorpion pe fundal albastru, o stâncă în formă de gaură de cheie și o cercetătoare lucrând la microscop într-un laborator
Compania americană Anthropic a anunțat pe 20 octombrie că un model de cercetare intern al asistentului Claude a proiectat proteine capabile să se lipească de neurotoxinele din veninul de scorpion. Din cele 211 variante trimise la testare, 17 au trecut criteriile de laborator stabilite de companie.
Rezultatele au fost publicate pe site-ul Anthropic, împreună cu un raport tehnic și cu setul complet de date. Compania precizează explicit că nu a obținut un antivenin: niciuna dintre proteine nu a fost testată pe celule sau pe animale, deci nu există deocamdată nicio dovadă că ar neutraliza otrava.
Ce a făcut modelul în 64 de ore
Punctul de plecare a fost o întrebare venită de la firma de analiză financiară Citrini Research: poate inteligența artificială să permită unui grup de nespecialiști să atace o problemă reală de sănătate publică? Echipa de cercetare în științele vieții de la Anthropic a ales ca test proiectarea de minibinderi, proteine mici construite de la zero, care se agață strâns de o țintă.
Modelul a lucrat 64 de ore, în cea mai mare parte autonom, pornind de la o comandă inițială și patru intervenții ulterioare. A căutat structurile toxinelor în bazele de date Protein Data Bank și AlphaFold, a ales punctele de pe fiecare toxină de care trebuiau să se prindă proteinele, și-a fixat singur pragurile de calitate și a folosit 12 instrumente de proiectare.
În total, a generat 318.484 de variante și a evaluat 553.052 de perechi proteină-toxină, din care a reținut 180 pentru testare. Echipa umană a mai adăugat 31, tot cu ajutorul modelului. Campania a consumat ordinul a 10.000 de ore de procesare pe plăci grafice, mult peste ce are la dispoziție un laborator obișnuit, recunoaște compania.
Schema mecanismului: proteina proiectată se leagă de toxina Cn2 chiar în zona cu care aceasta atacă un canal de sodiu din membrana celulei nervoaseStructurile celor mai puternici doi legători, Cn2-B1 și Cn2-B2, comparate cu anticorpii LR și RU1 care se prind pe aceeași toxinăCele cinci neurotoxine vizate și numărul de proteine care s-au legat de fiecare; toxina braziliană Ts1 a rămas fără niciun rezultatMăsurarea legării pe biosenzor, metoda prin care laboratoarele au verificat cât de strâns se prinde fiecare proteină de toxină
Cum au fost testate cele 211 proteine
Verificarea a fost făcută de două laboratoare independente: Adaptyv Bio și Twist Bioscience. Primul a produs proteinele într-un sistem fără celule, folosind mecanismele de sinteză extrase din bacterii. Al doilea le-a fabricat în celule renale umane, lipite de partea bazală a unui anticorp. Ambele au măsurat legarea prin rezonanță plasmonică de suprafață, o metodă care urmărește în timp real cât de repede se prinde și se desprinde toxina.
Criteriile au fost stricte. O proteină era considerată legător doar dacă funcționa în fiecare repetare, la ambele laboratoare, cu o constantă de disociere de cel mult 1 micromolar, și dacă nu se lipea de o proteină umană fără legătură cu subiectul, folosită ca test pentru atașarea nedorită.
Au trecut 17 variante: șapte împotriva toxinei mexicane Cn2, patru împotriva AaH II, patru împotriva AaH I și două împotriva LqhIII. Pentru toxina braziliană Ts1 nu a funcționat nimic. Dintre cele 60 de proteine proiectate pentru o singură toxină, 11 au reușit, adică o rată de 18%, comparabilă cu campaniile obișnuite din domeniu. În schimb, niciuna dintre variantele gândite să prindă mai multe toxine simultan nu a atins pragul pentru mai mult de una, deși tocmai asta ar fi fost varianta ieftină pentru un antivenin universal.
Cele mai puternice două proteine, numite Cn2-B1 și Cn2-B2, țintesc Cn2, neurotoxina scorpionului mexican Centruroides noxius. Experimentele de competiție arată că se prind în aceeași zonă sau foarte aproape de zona pe care o ocupă anticorpul LR, despre care s-a raportat că neutralizează această toxină la șoareci.
O boală tropicală neglijată
Scorpionii înțeapă cel puțin 1,2 milioane de oameni pe an, iar peste 3.250 mor, cei mai mulți copii din zone cu acces redus la spitale. Tratamentele noi costă mai mult decât ar putea recupera vreodată producătorii, așa că nu se fac. Din acest motiv, înțepătura de scorpion este descrisă ca boală tropicală neglijată.
Antiveninurile existente se obțin din sângele cailor imunizați cu venin muls de la mii de scorpioni, un proces care durează luni. Funcționează dacă sunt administrate devreme, dar acoperă de regulă un număr mic de toxine, sunt scumpe de produs și, în multe regiuni, greu de găsit.
De la o proteină care se lipește până la un medicament
Rezultatele arată deocamdată doar legarea, și doar față de toxine recombinante, produse în laborator pornind de la gena fiecăreia, nu purificate din venin. Dacă ar duce mai departe o singură variantă, Anthropic spune că aceasta ar fi Cn2-B1. Ar urma confirmarea pe toxina extrasă din venin real, apoi măsurători pe celule, care să arate dacă proteina chiar blochează acțiunea toxinei asupra canalelor de sodiu, și abia apoi teste pe șoareci.
Dincolo de asta, un tratament trebuie să fie sigur, stabil, ieftin și disponibil acolo unde se produc înțepăturile, iar asta ține de clinicieni, finanțatori și decidenți, nu de proiectarea moleculei. Compania a publicat toate cele 211 variante, structurile prezise și datele experimentale, ca alți cercetători să poată porni de acolo.
Ce spun specialiștii din afara companiei
Anthropic a trimis rezultatele spre evaluare la doi cercetători externi: Susana Vázquez Torres, de la Centrul Național de Cercetare a Cancerului din Madrid, și Timothy P. Jenkins, de la Universitatea Tehnică a Danemarcei. Ambii au apreciat lucrarea ca un prim pas promițător.
Vázquez Torres observă că proiectarea unei proteine care să se lege de aproape orice țintă nu mai pare nerealistă și că legarea în sine nu mai este principalul obstacol; impactul real va veni din etapele care urmează, cele care transformă o moleculă într-un medicament accesibil. Jenkins spune că viteza cu care au fost obținute aceste variante contează mai ales pentru bolile lipsite de interes comercial, cum sunt otrăvirile produse de animale.
