Anthropic公布Claude生物学研究成果：首次解析新型蛋白质结构 3天实验缩短至90分钟

11月5日，Anthropic公布了旗下AI模型Claude在生物学研究领域的最新成果。该公司研究团队在Claude协助下，首次解析出在原核细胞中构建的Vault（穹窿颗粒）三维结构，并将原本需要约3天的蛋白质颗粒纯化流程缩短至90分钟。

Claude还参与了蛋白质数据库检索、DNA构建设计和冷冻电镜数据分析等多个科研环节。Vault是一种大型中空蛋白质复合体，1986年首次被科学家发现，广泛存在于包括人体在内的真核生物细胞中。

尽管科学家已经研究了约40年，但其具体生物学功能至今仍未得到确认。Anthropic研究团队此次将目光转向原核生物及感染细菌的噬菌体，希望通过更简单的生物系统，探索这种神秘蛋白质结构的形成机制。

研究过程中，Claude首先在包含约150亿个预测蛋白质的数据库中寻找Vault相关蛋白，发现它们分布于29个细菌门和4个古菌门，但在已完成基因组测序的物种中出现比例不足1%。随后，研究团队筛选了44种候选蛋白质，并在Claude协助下完成DNA构建设计和实验优化。

最终，研究人员发现其中7种蛋白质能够形成类似Vault的颗粒，并通过冷冻电子显微镜确认了4种颗粒的结构。此次重点解析的是一种名为L05的噬菌体来源蛋白质。研究人员发现，由其组装形成的Vault结构包含96个相同蛋白质亚基，而人体Vault通常由78个主要结构蛋白亚基组成。

这种新发现的蛋白质结构长约54纳米、宽约45纳米，虽然比人体Vault更短，但因外形更加接近球体，内部容积反而增加约25%。更值得关注的是Claude对科研效率的提升。传统Vault颗粒纯化通常需要约3天。

Claude协助研究人员优化实验方案，采用尺寸排阻色谱法，并提出直接将破碎细胞的内容物装入色谱柱，最终将从细胞处理到制备显微镜样品的时间压缩至约90分钟。在后续结构分析中，Claude通过内部多智能体系统调用开源软件RELION，并利用计算资源处理冷冻电镜数据。

在人类研究人员指导下，团队仅用34小时便获得首个完整结构模型，最终结构图谱则在约一周后完成。Anthropic估计，按照传统流程，相关工作通常需要数周。整个研究项目历时不到4个月。

Claude还帮助研究人员设计了15种蛋白质变体，并通过复制蛋白质中的部分重复片段，成功构建出内部容积进一步增加约20%的Vault颗粒。Anthropic认为，这项研究不仅有助于理解复杂蛋白质结构的组装机制，也可能为未来利用Vault作为酶递送等用途的纳米载体提供研究基础。

不过，这些潜在应用尚未得到实际验证。研究也暴露出AI参与科学实验的局限性。Anthropic披露，Claude曾设计出存在问题的细胞培养方案，导致项目延误两周；在早期冷冻电镜数据处理中，Claude还曾跳过标准步骤，生成存在缺陷的结构图谱，最终由研究人员发现并纠正。

Anthropic强调，Claude并非独立完成全部研究，而是在科学家指导下承担数据库检索、实验设计和数据处理等任务。研究人员仍需对实验方案和分析结果作出判断。此外，研究团队目前仅在实验室中的大肠杆菌系统内构建了这些Vault颗粒，尚未证明它们会在相应的天然细菌或噬菌体中形成。

Vault的真实生物学功能也依然是一个未解之谜。Anthropic表示，相关研究成果已作为预印本提交至bioRxiv，并计划进一步公开结构模型及实验数据。 查看评论