요약:
Claude의 최근 업적은 생물학과 AI의 세계를 완전히 뒤흔들었습니다. 오늘 Anthropic은 Claude가 설계한 단백질의 내부 연구 버전이 실제로 시험관에서 전갈 독을 포착했다는 연구 결과를 발표했습니다!
64시간 동안 318,484개의 단백질 디자인. 211명이 연구실로 보내졌고, 17명이 조합 테스트를 통과했다.
기술 보고서를 열면 목록의 첫 번째 저자가
Claude Science
입니다. .사람의 감독하에 단백질을 설계하고 데이터, 도표 및 보고서 초안을 분석합니다.
또한 실험 데이터와 함께 211개의 테스트 계획이 모두 공개되었습니다.
놀라운 것은 이 '기적'을 완성한 사람이 사실은 금융에 종사하는 '평신도' 집단, 시트리니리서치였다는 점이다.
5명의 분석가(그 중 3명은 과학적 배경이 전혀 없음)는 클로드를 AI 신약 발견의 배후지로 안내합니다.
같은 날 OpenAI는 생물의학 분야에도 진출하여 인간 과학자들이 약물 개발을 관리할 수 있도록 돕기 위해 Orchestra Bio를 인수했습니다.
이 두 회사는 수학부터 물리학까지 쭉 분투해왔고, 이제 그 전쟁터는 생명과학으로 바뀌었습니다.
예산 200,000달러
5명의 '평신도'가 전갈 독에 도전하다
본 연구는 투자연구기관인 시트리니리서치(Citrini Research)의 국경을 넘는 시도로 시작됐다.
Citrini는 생명과학 분야의 투자 기회를 조사하고 싶어 평소처럼 전문가를 찾아갔습니다. 그 결과 'AI는 중요한 약을 전혀 만들 수 없다'부터 '5년 안에 모든 질병을 치료한다'까지 다양한 판단을 들었다.
전문가들은 서로 의견이 달랐고, 그냥 직접 시도해 보기로 결정했습니다.
5명으로 구성된 이 팀 중 3명은 과학적 배경이 전혀 없습니다. 나머지 두 사람은 관련 경험이 있으며 수석 약물 개발자는 아닙니다.
그들은 시도를 위해 200,000달러의 예산을 준비하고 Anthropic에 접근하여 생명과학팀의 도움을 받아 내부 연구 모델을 사용했습니다.
그러나 진짜 문제는 제한된 예산과 시간으로 인해 어떤 의학적 문제를 연구 대상으로 선택해야 하는가입니다.
팀은 최종적으로 Scorpion Venom을 선택했습니다.
추정에 따르면 전 세계적으로 매년 120만 명 이상이 전갈에 쏘이고 3,250명 이상이 사망합니다. 어린이는 특히 심각한 부상에 취약합니다.
많은 환자들이 의료 자원이 제한된 지역에 살고 있습니다. 새로운 치료법을 연구하고 개발하는 데는 비용이 많이 들지만 상업적 수익은 제한적입니다. 이 문제는 오랫동안 투자 부족이었습니다.
기존 해독제는 대개 동물이 생산한 항체에 의존합니다. Citrini는 전통적인 접근법 중 하나를 시연했습니다. 즉, 전갈에서 독을 수집하고, 통제된 용량으로 말을 면역시킨 다음, 말의 혈장에서 항체를 추출하고 정제하는 것입니다.
이번에는 전갈 독에 있는 신경독을 포착하기 위해 맞춤형 클립처럼 컴퓨터에서 작은 단백질을 디자인하려고 합니다.
팀은 먼저 이러한 단백질이 독소에 결합할 수 있는지 확인한 다음 독소를 비활성화할 수 있는지 추가로 테스트해야 합니다. 그들은 이 "분자 클립"을 위해 멕시코, 브라질, 북아프리카 및 중동의 전갈 독 5개 표적을 선택했습니다.
이후 인간은 또 다른 어려운 문제를 추가했습니다. 동일한 단백질이 동시에 여러 독소를 포착할 수 있습니까?
클로드는 먼저 하나의 분자를 사용하여 다섯 가지 독소를 모두 흡수하려면 실패 가능성이 높다는 점을 상기시켰습니다.
팀은 여전히 도박을 원했고 동시에 여러 독소를 결합하는 목표를 임무에 포함시켰습니다.
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300명 이상의 상담원이 파견되었습니다
64시간 안에 318,000개의 계획 설계
실제 계산을 시작하기 전에 팀은 먼저 '시도'를 명확한 목표와 실행 가능한 목표가 있는 작업으로 전환해야 합니다.
Citrini와 Anthropic 팀은 Claude를 사용하여 반복적으로 다듬었고 초기 메시지가 점점 길어져 마침내
약 35페이지
에 이르렀습니다. . 무엇을 연구해야 하는지, 한계는 무엇인지, 후보 값이 테스트를 위해 보낼 가치가 있는지 판단하는 방법이 모두 기록되어 있습니다.그 후 Claude가 대부분의 컴퓨팅 작업을 맡았습니다.
첫 번째 하룻밤 동안 300개 이상의 하위 에이전트를 시작했고 300개 이상의 동시 GPU를 사용했습니다. 문헌 검색, 도구 조정, 예측 실행, 후보자 선별, 작업 일괄 처리가 컴퓨터에서 수행됩니다.
이 내부 모델은 Claude Science 환경에서 실행되며 12개의 전문 디자인 도구를 사용합니다. 참가자는 각 소프트웨어 세트를 작동하지 않고도 연구 방향을 논의하고 선택 이유를 물어볼 수 있습니다.
계산 외에도 매우 실용적인 또 다른 문제가 있습니다. 공급업체가 설계된 단백질을 만들 수 있습니까?
그래서 Claude는 다른 사람들의 승인과 감독을 받아 이메일 초안을 작성하여 Twist Bioscience의 조달 담당 과학자에게 보내 여러 유형의 복합 단백질 제조의 타당성에 대해 질문했습니다.
Claude는 관련 디자인 분기를 일시적으로 중단하고 Twist가 제조 요구 사항을 확인할 때까지 기다렸습니다.
인간들이 떠난 뒤, 드디어 답장이 도착했습니다. Claude는 제조상의 제약 조건을 고려하여 설계를 진행했습니다.
공급업체의 제작 요구사항을 문의하는 것부터 답변을 바탕으로 디자인을 이어가는 것까지 클로드는 기다림과 소통이 필요한 작업도 연결했다.
64시간 후 Claude는 318,000개 이상의 디자인을 생성하고 180개를 선별했습니다. 그 도움으로 인간은 31개를 더 추가했고 마침내 테스트할 후보 211개를 모았습니다.
가장 강력한 후보 중 하나인 Cn2-B1은 팀의 세 번째 후속 조치까지 Claude에 의해 선택되지 않았습니다.
이 핵심 설계 라운드에서 인간은 초기 프롬프트와 4개의 후속 조치를 보냈습니다. 사전 및 사후 토론, 검토, 실험 준비를 포함하여 Citrini는 367개의 메시지를 녹음했습니다.
이번 계산에는 약 10,000 GPU 시간이 소요되었습니다. Citrini에 따르면 컴퓨팅 전력 비용은 49,997달러입니다.
디자인이 이미 화면에 나와 있습니다. 다음으로, 팀은 약 50,000달러가 계산된 금액을 테스트하도록 실험실에 요청할 것입니다.
17개 단백질이 실제 테스트를 통과했고, 트럼프 분자는 천연항체에 가깝다
화면의 단백질 서열을 시험관의 실제 분자로 바꾸기 위해 팀은 합성, 생산 및 테스트 비용도 지불해야 합니다.
Citrini는 Twist Bioscience의 지불 거절 알림 스크린샷을 게시했으며 금액은 US$71,740입니다.
팀원이 채팅에 게시했는데 대략적으로 다음과 같은 의미입니다. Twist가 작업을 시작한 것 같습니다, 하하.
그러나 이러한 후보 단백질은 만들고, 정제하고, 측정해야 합니다. Adaptyv Bio와 Twist Bioscience라는 두 실험 기관이 각각 생산과 테스트를 담당하고 있습니다.
최종 결과는
17개의 디자인이 팀이 설정한 바인딩 기준을 충족하고 5가지 표적 독소 중 4가지를 포함하는 것으로 나타났습니다.
적격 후보 중에는 멕시코 독소 Cn2에 대해 7개, 북아프리카 독소 AaH II 및 AaH I에 대해 4개, 중동 독소 LqhIII에 대해 2개가 있습니다. 브라질 독소 Ts1에 대한 설계 중 어느 것도 최종 표준에 도달하지 못했습니다.
인간들이 시도하자고 고집하는 '범용적 계획'은 클로드가 미리 쏟아부은 찬물이 현실이 됐다.
151개의 다중 독소 설계 중 어느 것도 동시에 여러 독소를 결합하는 기준을 충족하지 않습니다. 그 중 6개는 여전히 단일 독소 기준을 충족해 최종 17개 목록에 진입했다.
팀에서는 여러 개의 자물쇠를 열 수 있는 열쇠를 원합니다. 실험을 통해 그들이 지금까지 가지고 있는 것이 여전히 특수 키라는 것이 입증되었습니다.
가장 강력한 후보가 전갈의 독을 붙잡고 해독의 단서가 드러난다
적격을 갖춘 17명의 후보 중 특히 Cn2-B1의 활약이 눈길을 끈다.
실험의 관찰창에서는 표적 독소와 매우 천천히 분리되는 모습을 보였습니다. 이 강력한 조합은 지속적인 연구를 위한 가장 가치 있는 후보 중 하나입니다.
그러나 단백질이 독소에 강력하게 결합한다고 해서 독소가 세포를 손상시키는 것을 방지할 수 있는 것은 아닙니다. 단백질이 독소의 어느 부분과 결합하는지 또한 중요합니다.
전갈 독의 신경독은 신경 세포의 나트륨 채널을 방해하고 전기 신호를 방해합니다. LR이라고 불리는 항체 단편은 마우스 연구에서 Cn2를 중화시키는 것으로 나타났습니다.
연구원들은 먼저 LR이 독소를 차지하게 한 다음 AI가 설계한 단백질이 여전히 부착될 수 있는지 확인했습니다.
LR이 독소를 미리 점유하면 AI가 설계한 단백질과 독소의 결합이 크게 억제됩니다. 이는 두 사람이 동일하거나 인접한 바인딩 위치를 놓고 경쟁할 수 있음을 시사합니다.
즉, 클로드가 설계한 단백질은 아마도 독소의 작용을 차단할 기회가 있는 부위를 포착했을 것입니다.
이것은 해독에 대한 중요한 단서입니다.
그러나 이들 후보 단백질이 세포와 동물을 보호할 수 있는지 여부는 아직 실험적으로 확인되지 않았습니다. 현재 결합 테스트에서는 실험실에서 준비된 재조합 독소도 사용합니다.
211개 디자인 모두 공개, 다음 단계는 해독 방향
이제 Anthropic은 CC BY 4.0 라이센스에 따라 Hugging Face에 제출된 211개의 디자인, 예측 구조 및 실험 데이터를 모두 보관했습니다.
인계받은 연구자들은 계산된 예측과 실제 측정 결과를 하나씩 확인하고, 가장 성과가 좋은 후보부터 나아가며, 표준 이하의 설계에서 문제점을 찾아낼 수 있습니다.
다음 연구 단계에서는 이미 검토하고 검증할 수 있는 출발점이 있습니다.
전갈 부상이 집중된 지역은 의료 자원이 부족하고, 신약 연구개발을 통해 충분한 상업적 수익을 얻기 어려운 곳이 많습니다. 치료가 가장 필요한 사람들은 연구 개발에 대한 지속적인 투자를 유치하기가 가장 어려운 경우가 많습니다.
AI 연구에서 노력할 가치가 있는 혁신은 더 많은 연구자가 오랫동안 방치되었던 문제를 맡을 수 있도록 하는 것입니다.
연구실에 더 많은 디자인을 보내고 여러 차례의 실험을 통해 정말 효과적이고 저렴한 치료법을 찾을 수 있습니다.
오늘날, 진정한 기술 혁명이 사막 깊은 곳에 뿌리를 내렸습니다. 가난과 황사 속에서 전갈에 찔린 무력한 아이들이 하늘 높이 치솟는 혈청 값을 감당할 수 없어 미래에 더 이상 생명을 잃지 않도록 돕는 것입니다.
이것이 ASI가 이 세상에 탄생한 가장 웅장하고 감동적인 의미입니다.
참고 자료:
https://www.anthropic.com/research/claude-scorpion-toxic-binder-design
https://www-cdn.anthropic.com/31ac578806cffd8b3d92d8affe6edc4c04d502e1.pdf
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