Claude scopre un nuovo sistema enzimatico con ripetizioni simili a quelle del CRISPR

Molte scoperte che hanno rivoluzionato la biologia e la medicina sono iniziate quando uno scienziato ha notato qualcosa di insolito nella sbalorditiva diversità delle macchine molecolari presenti in natura. Gli enzimi di restrizione, proteine che tagliano il DNA in corrispondenza di specifiche sequenze brevi, sono stati individuati nei sistemi immunitari batterici, dove distruggono il DNA dei virus invasori. I ricercatori si resero conto di poter utilizzare questi enzimi per tagliare il DNA in punti prestabiliti e innestare geni da un organismo a un altro, dando così il via all’industria biotecnologica. La Taq polimerasi, un enzima che copia il DNA ad alte temperature, fu identificata in un batterio presente in una sorgente termale di Yellowstone. È diventata la base della PCR, il metodo di replicazione del DNA utilizzato in gran parte della diagnostica moderna. Il CRISPR è stato inizialmente individuato come una sequenza ripetitiva insolita nel DNA di alcuni batteri ed è ora alla base dei farmaci basati sull’editing genetico.

Nella primavera del 2026, Anthropic ha costituito un gruppo di ricerca per verificare se i modelli di IA generale possano sistematizzare e accelerare tali scoperte. Il team ritiene che tale accelerazione deriverà dall’instaurazione di un nuovo modo di condurre la ricerca biologica, in cui gli agenti collaborino con gli esseri umani in ogni fase del processo. Lo sviluppo di questo nuovo modo di lavorare ha richiesto la creazione di un laboratorio dedicato e di un unico team che si occupasse di tutto, dall’addestramento di Claude in biologia alla conduzione degli esperimenti in laboratorio.

Ora, Anthropic sta condividendo i primi risultati di uno dei suoi primi programmi di ricerca, in cui Claude ha scoperto autonomamente un nuovo sistema enzimatico associato a una serie di ripetizioni di DNA, un modello che ricorda il CRISPR. Sebbene la sua funzione non sia ancora nota, il sistema scoperto da Claude presenta una serie di caratteristiche che sono state riscontrate insieme solo in una manciata di altri sistemi, tutti programmabili e in grado di eseguire operazioni quali il taglio, la copia e l’incollaggio del DNA. Oltre al CRISPR, che ha già trasformato la scienza e la medicina, diversi altri sistemi di questo tipo sono ora in fase di sviluppo come strumenti promettenti.

Il sistema individuato da Claude si basa su una trascrittasi inversa (RT), un enzima che copia l’RNA nel DNA. Sebbene questa RT sottostante, presente in un fago gigante, fosse già stata identificata in studi precedenti, Claude sembra essere il primo ad aver notato le caratteristiche distintive del sistema: un insieme associato di sequenze di DNA non codificante e una proteina accessoria aggiuntiva di funzione sconosciuta.

Dopo aver esaminato la pre-pubblicazione, Feng Zhang, uno dei pionieri dell’editing genomico CRISPR e professore al MIT e al Broad Institute, ha dichiarato: «Questo è un esempio entusiasmante di come gli agenti di intelligenza artificiale possano contribuire alle scoperte biologiche. L’identificazione di array di ripetizioni di RNA associati alle trascrittasi inverse è davvero intrigante e merita ulteriori approfondimenti. Spero che questo lavoro incoraggi un maggior numero di scienziati a esplorare come l’intelligenza artificiale possa supportare la loro ricerca».

Il team ha fornito a Claude un prompt per effettuare una ricerca in un enorme database di sequenze di DNA alla ricerca di nuovi esempi interessanti di RT. Il loro coinvolgimento si è limitato al prompt iniziale e al lavoro di laboratorio, mentre gli agenti di Claude hanno setacciato il database, hanno studiato le diverse famiglie di RT e hanno utilizzato il proprio giudizio per identificare candidati interessanti. Dopo 21 ore trascorse a setacciare questi dati da circa 950 agenti utilizzando 210 milioni di token, uno degli agenti ha individuato qualcosa di straordinario: un modello ripetitivo di sequenze di DNA che si presenta accanto al gene di una RT dall’aspetto insolito. Dopo ulteriori analisi e test in laboratorio, il team ha riconosciuto che questo schema indicava un sistema enzimatico finora non caratterizzato, presente nei batteriofagi (i virus che infettano i batteri), che hanno denominato «trascrittasi inverse associate ad array» (ART).

Il lavoro del team volto a comprendere la funzione primaria delle ART è ancora in corso. Tuttavia, ritengono importante condividere tempestivamente tali risultati, sia per dimostrare le capacità di Claude sia per fornire alla comunità più ampia una panoramica di ciò su cui stanno lavorando.

Informazioni sul laboratorio

Il team è composto da scienziati che hanno dedicato la propria carriera allo studio di proteine insolite e sono specializzati nell’utilizzo di approcci computazionali per leggere sistematicamente il DNA, interpretarne l’evoluzione e individuare sistemi biologici da caratterizzare ulteriormente. La loro ricerca, condotta prima di entrare a far parte di Anthropic, ha contribuito a comprendere meglio l’evoluzione e la regolazione dei sistemi CRISPR, a scoprire nuovi enzimi per le terapie cellulari e geniche di nuova generazione e a sviluppare strumenti per accelerare l’identificazione di anomalie nel DNA, come le varianti patogene umane. Il team fa parte dell’organizzazione di scienze della vita di Anthropic, insieme a team il cui lavoro include la scoperta di farmaci e la formazione di Claude in biologia e chimica.

Il laboratorio, situato nella Bay Area, ha l’aspetto di un tipico laboratorio di biologia molecolare. Il team svolge ricerche che coinvolgono solo i livelli più bassi di rischio di biosicurezza (BSL-1 e BSL-2) e non maneggia agenti patogeni in grado di infettare gli esseri umani. Tutto il lavoro di laboratorio viene svolto da scienziati in carne e ossa. Sebbene il team abbia sperimentato l’uso dell’IA per accelerare il lavoro di laboratorio con iniziative come il Model Hardware Standard, questo approccio è meno adatto al tipo di flussi di lavoro ad hoc coinvolti nella loro ricerca di biologia molecolare.

Come lavora il team

Molti dei loro flussi di lavoro prevedono che Claude effettui ricerche nella vasta raccolta di sequenze di DNA associate a proteine senza una funzione nota. Un modello tipico inizia con un'analisi di una data famiglia di proteine. Claude legge la letteratura pertinente e riproduce i risultati consolidati tratti dai dati pubblici per verificarne i metodi. Successivamente, cerca membri della famiglia o vicini genomici che non rientrino in alcun sistema descritto e redige per ciascun candidato un breve rapporto leggibile dall’uomo che propone una funzione e descrive le prove a sostegno delle sue ipotesi. Nelle analisi successive, Claude valuta criticamente le prove: in genere, la maggior parte dei candidati viene eliminata in questa fase. Un’analisi può concludersi con un unico candidato degno di essere testato, oppure con nessuno.

Quando un candidato supera la revisione, il team lo testa in laboratorio, esprimendo la proteina in ceppi di laboratorio standard e caratterizzandola dal punto di vista biochimico e strutturale, con Claude che aiuta a interpretare i dati. Il team svolge il proprio lavoro in Claude Science e Claude Code, gli stessi strumenti a disposizione di qualsiasi scienziato, e talvolta con un proprio framework che coordina molte sessioni di Claude in esecuzione in parallelo.

Poiché Claude produce ipotesi in modo così prolifico, le ipotesi stesse sono diventate oggetto di studio per il team. Con centinaia o migliaia di rapporti sui candidati provenienti da una singola campagna, si sono chiesti cosa distingua le proposte giudicate degne di essere testate da quelle messe da parte. Ciò che imparano viene reimmesso nelle istruzioni fornite a Claude e gli insegna a imitare il loro gusto scientifico.

Claude scopre l’ART

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno scoperto molte altre trascrittasi inverse (RT), la maggior parte delle quali nei batteri, dove agiscono come parte del sistema immunitario. Quasi tutte le famiglie di RT sono state individuate tramite analisi genomica, o «genome mining», che richiede ai ricercatori di cercare nei database di sequenze geni che nessuno ha ancora caratterizzato, individuare quelli insoliti e capire quale sia la loro funzione.

Gli agenti di Claude hanno raccolto oltre 200.000 RT, selezionato 3.500 nuovi sistemi candidati e ridotto l’elenco ai 20 candidati più promettenti, che hanno analizzato per produrre rapporti leggibili dall’uomo. Per uno scienziato esperto, questo tipo di analisi può richiedere settimane o mesi di lavoro.

Nel corso della sua ricerca, Claude ha notato una famiglia di RT insolita e ha deciso di esaminarla più nel dettaglio. Mentre setacciava la sequenza di DNA grezza in prossimità della RT, l’agente esclamò: «[Il DNA vicino alla RT] è spettacolare: riesco a vedere a occhio nudo una matrice di ripetizioni in tandem… è una matrice di ripetizioni simile a CRISPR?!»

Ha quindi proceduto più o meno come farebbe uno scienziato umano di fronte a una potenziale scoperta. Ha contato le ripetizioni e ne ha misurato la spaziatura, ha confrontato la struttura con i sistemi RT noti e ha cercato nella letteratura eventuali segnalazioni precedenti di quel modello. Dopo un’analisi approfondita, si è convinto di aver trovato un nuovo sistema biologico e ha presentato un rapporto affinché fosse esaminato da esseri umani.

Il sistema che ha individuato, denominato ART, si trova principalmente nei batteriofagi ed è costituito da tre parti: l’RT, un gene associato adiacente ad esso e una lunga sequenza di ripetizioni di DNA equidistanti. La disposizione delle ripetizioni ricorda una matrice CRISPR, che contiene una banca di diverse sequenze di RNA che rendono i sistemi CRISPR-Cas strumenti biotecnologici programmabili. I primi esperimenti del team mostrano che anche la matrice ART si esprime come un insieme di RNA corti distinti, suggerendo che in questo sistema possa essere in atto un meccanismo analogo.

Sono in corso ulteriori esperimenti per determinare il funzionamento di ART, e il team sta condividendo questi primi risultati per dimostrare alla comunità che Claude è in grado di rilevare autonomamente anomalie e guidare le analisi per dare avvio a scoperte biologiche.