23 сентября компания Anthropic объявила, что ее большая языковая модель Claude идентифицировала систему ферментов, обладающую свойствами, «напоминающими CRISPR» — знаменитый инструмент для редактирования генов. Для поиска необычных генетических последовательностей исследователи задействовали около 950 агентов Claude, которые работали параллельно и завершили задачу за 21,5 часа.
Особенности новой системы ART
Обнаруженная моделью система получила название ART (от англ. array-associated reverse transcriptases — обратно-транскриптазные массивы). Она была найдена в так называемых гигантских фагах — крупных вирусах, поражающих бактерии. Согласно отчету Anthropic, модель сначала проанализировала огромные геномные базы данных, выделив более 200 000 потенциальных обратных транскриптаз. Это белки, копирующие РНК в ДНК, что противоположно стандартному процессу транскрипции в клетках человека, но часто встречается у других организмов для выполнения различных биологических функций.
Сузив выборку до нескольких тысяч кандидатов, ИИ обнаружил «необычное» семейство обратных транскриптаз. Одной из ключевых особенностей системы стало наличие длинной области повторяющихся последовательностей ДНК, которые и вызвали ассоциации с механизмом работы CRISPR. ИИ-агенты при анализе отмечали, что структура выглядит как массив повторов, напоминающий CRISPR, однако в техническом отчете также указывалось на возможное сходство с ретронами — другими бактериальными иммунными системами.
Реакция научного сообщества
Мнения ученых относительно значимости находки разделились. Федор Урнов, эксперт по генному редактированию из Калифорнийского университета в Беркли, похвалил Anthropic за открытость информации, хотя отметил, что его институт, сотрудничающий с компанией, не участвовал в исследовании. В то же время Ле Конг из Стэнфордского университета выразил скепсис относительно темпов PR-кампании, заявив, что реальные лабораторные эксперименты находятся лишь на начальной стадии.
Сет Шипман из Института Гладстона считает, что новизна заключается именно в методе поиска, а не в самой биологической находке. Он подчеркивает, что ручной поиск новых обратных транскриптаз может занимать месяцы, поэтому результат, полученный за один день, впечатляет. Однако эксперты предупреждают, что еще предстоит доказать, обладает ли система ART способностью к редактированию генов и будет ли она полезна на практике. Джейсон Гилл из Техасского университета A&M отметил, что эта конкретная обратная транскриптаза уже упоминалась в его научной работе 2021 года, однако Claude сумел обнаружить рядом с ней повторы, на которые ученые ранее не обратили внимания.
Будущее ИИ в биологических исследованиях
Сложность оценки работы Anthropic заключается в том, что обучающие данные модели остаются закрытыми. Это вызывает вопросы у научного сообщества, привыкшего к прозрачности исследований. Более того, один из исследователей предположил, что Claude мог быть обучен на его еще неопубликованных данных, однако в Anthropic категорически опровергли использование пользовательских транскриптов для обучения модели.
Генеральный директор Anthropic Дарио Амодеи высказал мнение, что в будущем подобные системы смогут автономно контролировать лабораторное оборудование для проведения экспериментов. Тем не менее, эксперты напоминают о длинном пути от открытия последовательности до создания работающего инструмента. Так, от обнаружения CRISPR в 1987 году до доказательства его эффективности как инструмента редактирования ДНК в 2012 году прошло 25 лет. Ле Конг предлагает более строгий тест для «ИИ-ученого»: проверить, сможет ли модель обнаружить CRISPR, если ее обучить исключительно на данных, существующих до момента открытия этого метода в 1987 году.
Детали процесса поиска и природа системы ART
В процессе работы Claude агенты анализировали генетические базы данных с целью поиска «интересных новых примеров» обратных транскриптаз — ферментов, которые выполняют задачу по вставке сегментов ДНК. Использование таких белков для копирования РНК в ДНК является инверсией биологического процесса, протекающего в человеческих клетках. Обнаружение системы ART (array-associated reverse transcriptases) стало возможным благодаря тому, что ИИ выявил семейство белков, окруженных длинными регионами повторяющихся последовательностей. Именно эти повторы, по мнению исследователей, придают системе сходство с CRISPR. В ходе работы один из агентов Claude буквально «заметил» структуру визуально, отметив в отчете: «Я вижу массив тандемных повторов… это массив повторов, напоминающий CRISPR?!»
Вопросы воспроизводимости и этики
Научное сообщество выражает обеспокоенность тем фактом, что технический отчет Anthropic не прошел процедуру рецензирования (peer-review). Ученые подчеркивают, что на текущий момент неизвестно, является ли найденная система жизнеспособным инструментом для редактирования генома. Ле Конг из Стэнфордского университета использует метафору: ИИ в данном случае выступил в роли старателя, нашедшего на пляже Санта-Моники блестящий предмет. Однако, по словам Конга, теперь ученым необходимо вернуться в лабораторию, чтобы выяснить, является ли этот объект «бриллиантом или просто куском стекла».
Важным аспектом является вопрос прозрачности обучения модели. Поскольку обучающая выборка Claude закрыта для широкого научного сообщества, исследователям сложно понять, опирался ли ИИ на уже известные данные или совершил независимое открытие. Это привело к инциденту, когда один из ученых, работавший с данными ферментами, заподозрил, что его неопубликованные наработки могли попасть в модель через публичную версию Claude. В ответ на запрос The New York Times представители Anthropic заявили, что «Claude не обучался на пользовательских транскриптах», а их команда молекулярных биологов не имеет доступа к таким данным.
Роль человека в «ИИ-открытиях»
Несмотря на высокую скорость обработки данных, эксперты призывают с осторожностью относиться к утверждениям об автономности ИИ. Сет Шипман отмечает: «Думаю, нам следует быть осторожными с заявлениями о том, что Claude самостоятельно что-то открыл, ведь в исследовании принимают участие люди-ученые». Джейсон Гилл добавляет, что модель действительно эффективна в поиске паттернов, которые человеку сложно заметить при обычном просмотре данных. Тем не менее, для постановки задачи исследователю уже нужно иметь определенную гипотезу, которую ИИ лишь помогает проверить.
Перспективы автономных лабораторий
Размышляя о будущем, CEO Anthropic Дарио Амодеи предположил, что в перспективе модель сможет не только анализировать данные, но и самостоятельно управлять лабораторным оборудованием для проведения экспериментов. Эта идея вызвала дискуссии о безопасности и надзоре. Амодеи поспешил уточнить, что текущие лаборатории компании находятся на начальных уровнях биологической безопасности (biosafety levels), что исключает работу с опасными для человека патогенами. Тем не менее, эксперты единодушны: путь от компьютерного предсказания до реального медицинского препарата крайне долог. Ярким примером служит технология CRISPR: несмотря на то, что она сейчас активно тестируется в клинических испытаниях для лечения рака, аутоиммунных заболеваний и болезней сердца, по состоянию на конец 2023 года на рынке одобрен лишь один препарат, использующий данную технологию.
В конечном итоге, реальная ценность системы ART остается под вопросом. Как подчеркнул Ле Конг, для того чтобы по-настоящему оценить способности ИИ как «ученого», необходимо поставить эксперимент, при котором модель, обученная исключительно на данных до 1987 года, попыталась бы самостоятельно обнаружить CRISPR. На текущий момент работа Anthropic остается интересным доказательством концепции, требующим масштабной экспериментальной проверки «в мокрой лаборатории».
