Resumo:
As últimas conquistas de Claude arrasaram completamente o mundo da biologia e da IA. Hoje, a Anthropic divulgou um estudo no qual a versão de pesquisa interna de uma proteína desenvolvida por Claude na verdade capturou veneno de escorpião em um tubo de ensaio!
318.484 designs de proteínas em 64 horas. 211 foram encaminhados ao laboratório e 17 passaram no teste combinado.
Abrindo o relatório técnico, o primeiro autor da lista é
Claude Science
.Ele projeta proteínas e também analisa dados, plota e elabora relatórios sob supervisão humana.
Além disso, todos os 211 planos de teste, juntamente com os dados experimentais, foram tornados públicos.
O que é chocante é que a pessoa que completou este “milagre” foi na verdade um grupo de “leigos” envolvidos em finanças – Citrini Research.
Cinco analistas, três dos quais sem qualquer formação científica, conduzem Claude ao interior da descoberta de medicamentos com IA.
No mesmo dia, a OpenAI também entrou na biomedicina e comprou a Orchestra Bio para ajudar cientistas humanos a gerenciar o desenvolvimento de medicamentos.
Essas duas empresas lutaram desde a matemática até a física, e agora o campo de batalha mudou para as ciências biológicas.
Orçamento de US$ 200.000
Cinco "leigos" desafiam veneno de escorpião
Esta pesquisa começou como uma tentativa transfronteiriça da Citrini Research, uma instituição de pesquisa de investimentos.
A Citrini queria pesquisar oportunidades de investimento na área de ciências da vida e recorreu a especialistas, como sempre. Como resultado, os julgamentos que ouvi variaram de “a IA não consegue criar medicamentos importantes” a “curar todas as doenças dentro de cinco anos”.
Os especialistas tinham opiniões diferentes e simplesmente decidiram tentar sozinhos.
Nesta equipe de cinco pessoas, três delas não têm formação científica alguma. Os outros dois têm alguma experiência relevante e não são desenvolvedores seniores de medicamentos.
Eles prepararam um orçamento de US$ 200 mil para a tentativa, abordaram a Anthropic e usaram modelos de pesquisa internos com a ajuda da equipe de ciências biológicas.
Mas o verdadeiro problema é, com orçamento e tempo limitados, qual problema médico deve ser escolhido como alvo da pesquisa?
A equipe finalmente selecionou Scorpion Venom.
De acordo com estimativas, mais de 1,2 milhão de pessoas são picadas por escorpiões todos os anos em todo o mundo, e mais de 3.250 pessoas morrem. As crianças são particularmente vulneráveis a lesões graves.
Muitos pacientes vivem em áreas com recursos médicos limitados. A pesquisa e o desenvolvimento de novos tratamentos são caros, mas os retornos comerciais são limitados. Este problema tem sido há muito tempo a falta de investimento.
Os antivenenos existentes geralmente dependem de anticorpos produzidos por animais. Citrini demonstrou uma das abordagens tradicionais: coletar veneno de escorpiões, imunizar cavalos com dose controlada e depois extrair e purificar os anticorpos do plasma do cavalo.
Desta vez, eles querem tentar projetar uma pequena proteína a partir do computador, como um clipe feito sob medida, para capturar a neurotoxina do veneno do escorpião.
A equipe precisa primeiro confirmar se essas proteínas podem se ligar à toxina e depois testar se elas podem desativar a toxina. Eles selecionaram cinco alvos para esses “clipes moleculares”: veneno de escorpião do México, Brasil, Norte da África e Oriente Médio.
Posteriormente, os humanos acrescentaram outro problema difícil: a mesma proteína pode capturar múltiplas toxinas ao mesmo tempo?
Claude primeiro os lembrou que se quiserem usar uma molécula para absorver todas as cinco toxinas, a possibilidade de fracasso é alta.
A equipe ainda queria apostar e incluiu na missão o objetivo de combinar múltiplas toxinas ao mesmo tempo.
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Mais de 300 agentes foram enviados
Projete 318.000 planos em 64 horas
Antes de iniciar o cálculo propriamente dito, a equipe deve primeiro transformar a “tentativa” em uma tarefa com objetivos claros e executáveis.
Citrini e a equipe da Anthropic usaram Claude para aperfeiçoá-lo repetidamente, e o prompt inicial tornou-se cada vez mais longo e finalmente alcançou
cerca de 35 páginas
. O que estudar, quais são as limitações e como julgar se vale a pena enviar um valor candidato para teste estão todos anotados.Depois disso, Claude assumiu a maior parte do trabalho de computação.
Na primeira noite, ele iniciou mais de 300 subagentes e usou mais de 300 GPUs simultâneas. Pesquisa de literatura, ajuste de ferramentas, execução de previsões, triagem de candidatos, lotes de tarefas são realizados no computador.
Este modelo interno é executado no ambiente Claude Science e utiliza 12 ferramentas de design profissional. Os participantes podem discutir orientações de pesquisa e perguntar os motivos de suas escolhas sem precisar operar cada conjunto de software.
Além dos cálculos, há outra questão muito prática: o fornecedor pode fabricar a proteína projetada?
Assim, com autorização e supervisão de terceiros, Claude redigiu e enviou um e-mail ao cientista responsável pelas compras da Twist Bioscience, perguntando sobre a viabilidade de fabricação de diversos tipos de proteínas complexas.
Claude interrompeu temporariamente as filiais de design relevantes e esperou que a Twist confirmasse os requisitos de fabricação.
Depois que os humanos partiram, a resposta finalmente chegou. Claude levou em consideração as restrições de fabricação e avançou com o design.
Desde perguntar sobre os requisitos de fabricação do fornecedor até continuar o projeto com base na resposta, Claude também conectou o trabalho que exigia espera e comunicação.
Após 64 horas, Claude gerou mais de 318 mil designs e selecionou 180. Com sua ajuda, os humanos adicionaram mais 31 e finalmente reuniram 211 candidatos para testes.
Um dos candidatos mais fortes, Cn2-B1, não foi selecionado por Claude até o terceiro acompanhamento da equipe.
Nesta rodada de design principal, os humanos enviaram um aviso inicial e quatro acompanhamentos; incluindo pré e pós-discussões, revisões e arranjos experimentais, Citrini gravou 367 mensagens.
Essa rodada de cálculos levou cerca de 10.000 horas de GPU. De acordo com Citrini, o custo do poder de computação é de US$ 49.997.
O design já está na tela. Em seguida, a equipe pedirá ao laboratório que teste quanto foi calculado os quase 50 mil dólares americanos.
17 proteínas passaram no teste real, e a molécula trunfo está próxima dos anticorpos naturais
Para transformar a sequência de proteínas na tela em uma molécula real em um tubo de ensaio, a equipe também precisa pagar pela síntese, produção e testes.
A Citrini publicou uma captura de tela de um lembrete de estorno da Twist Bioscience, no valor de US$ 71.740.
O membro da equipe postou no chat, o que significa aproximadamente: Parece que o Twist começou a trabalhar, haha.
No entanto, essas proteínas candidatas precisam ser produzidas, purificadas e medidas. Duas instituições experimentais, Adaptyv Bio e Twist Bioscience, são responsáveis pela produção e testes, respectivamente.
Os resultados finais mostraram que
17 projetos atenderam aos critérios vinculativos definidos pela equipe e cobriram quatro das cinco toxinas alvo.
Entre os candidatos qualificados, há 7 para a toxina mexicana Cn2, 4 para as toxinas AaH II e AaH I do Norte da África e 2 para a toxina LqhIII do Oriente Médio. Nenhum dos projetos da toxina brasileira Ts1 atingiu o padrão final.
Quanto ao "plano único" que os humanos insistem em tentar, a água fria que Claude despejou antecipadamente se tornou realidade.
Nenhum dos 151 designs de múltiplas toxinas atende aos critérios de combinação de múltiplas toxinas ao mesmo tempo. Seis deles ainda atendiam ao padrão para uma única toxina e entraram na lista final de 17.
A equipe quer uma chave que possa abrir várias fechaduras. Experimentos provaram que o que eles possuem até agora ainda são chaves especiais.
O candidato mais forte aproveita o veneno do escorpião e surgem pistas para sua desintoxicação
Entre os 17 candidatos qualificados, o desempenho do Cn2-B1 é particularmente atraente.
Na janela de observação do experimento, ela se separou da toxina alvo muito lentamente. Esta forte combinação torna-o um dos candidatos mais dignos para investigação contínua.
No entanto, só porque uma proteína se liga fortemente às toxinas não significa que ela possa impedir que as toxinas danifiquem as células. A qual parte da toxina a proteína se liga também é crítica.
As neurotoxinas do veneno do escorpião interferem nos canais de sódio nas células nervosas e interrompem os sinais elétricos. Foi demonstrado que um fragmento de anticorpo chamado LR neutraliza o Cn2 em estudos com ratos.
Os pesquisadores deixaram o LR ocupar a toxina primeiro e depois verificar se a proteína projetada pela IA ainda pode ser anexada.
Quando o LR ocupa previamente a toxina, a ligação da proteína projetada pela IA à toxina é significativamente inibida. Isto sugere que os dois podem estar competindo pelas mesmas posições de ligação ou por posições de ligação adjacentes.
Ou seja, a proteína desenhada por Claude provavelmente capturou um local que tem a oportunidade de bloquear a ação da toxina.
Esta é uma pista importante para a desintoxicação.
No entanto, ainda não foi confirmado experimentalmente se essas proteínas candidatas podem proteger células e animais; os testes de ligação atuais também utilizam toxinas recombinantes preparadas em laboratório.
Todos os 211 designs são divulgados, o próximo nível é direcionado para a desintoxicação
Agora, a Anthropic colocou todos os 211 projetos enviados, estruturas previstas e dados experimentais do Hugging Face sob uma licença CC BY 4.0.
Os pesquisadores que assumem o controle podem verificar as previsões calculadas e os resultados reais das medições um por um, avançar a partir dos candidatos com melhor desempenho e encontrar problemas em projetos abaixo do padrão.
Na próxima rodada de pesquisa, já temos um ponto de partida que pode ser revisado e verificado.
Muitas áreas onde as lesões causadas por escorpiões estão concentradas carecem de recursos médicos e é difícil obter retornos comerciais suficientes com a pesquisa e o desenvolvimento de novos medicamentos. Aqueles que mais necessitam de tratamentos são muitas vezes os mais difíceis de atrair investimentos sustentados em investigação e desenvolvimento.
O avanço que vale a pena buscar na pesquisa em IA é permitir que mais pesquisadores assumam esses problemas há muito negligenciados.
Eles podem enviar mais projetos ao laboratório e usar rodadas de experimentos para encontrar tratamentos verdadeiramente eficazes e acessíveis.
Hoje, uma verdadeira revolução tecnológica criou raízes nas profundezas do deserto: ajudar as crianças indefesas picadas por escorpiões na pobreza e na areia amarela não perderão mais a vida no futuro porque não podem pagar o preço altíssimo do soro.
Este é o significado mais magnífico e comovente do nascimento da ASI neste mundo.
Materiais de referência:
https://www.anthropic.com/research/claude-scorpion-toxin-binder-design
https://www-cdn.anthropic.com/31ac578806cffd8b3d92d8affe6edc4c04d502e1.pdf
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