AlphaFold剛解散,Claude進軍蛋白質設計:15個靶點拿下14個

AI速讀
Anthropic 近日發布報告,揭露 Claude 在蛋白質設計領域取得顯著成果。Claude 透過自主調度專業模型,設計出 1320 個蛋白質候選分子,其中 354 個成功結合目標,最高命中率達 35.1%,部分表現優於人類專家。此外,Claude 展現出極強的化學數據處理能力,在僅有簡單指令下,能精準分析 NMR 和 LC-MS 原始檔案,純度分析誤差僅 0.07%。雖然在特定蛋白質結構(如 MBP)仍有挑戰,且出於生物安全考量暫不對外開放最強模型 Fable 5 的相關功能,但此進展預示著 AI 將大幅加速新藥研發流程。

Claude進軍蛋白質設計,首戰即交出亮眼成績單。

剛剛,A社扔出一篇新部落格,詳細復盤了自家Mythos和Opus手拉手勇闖AI4S賽道的全過程。

快速翻到結果頁,一看確實有點東西:

這次Claude從頭設計了1320個蛋白質候選,再交給外部實驗室生產、驗證。

結果竟然有354個成功結合目標,15個靶點拿下14個,最高命中率達到35.1%

要知道當下蛋白質設計項目的典型命中率,通常只有10%~15%。

更狠的是,設計完新分子,它還沒準備下班。

面對實驗室提供的NMR和LC-MS原始檔案,Claude只看了兩句話的任務說明,就分別用23分鐘和19分鐘完成處理。

最終測得樣品純度為96.4%,實驗室給出的結果是96.33%。

只差0.07個百分點

就是說, Claude的結果與實驗室結果居然高度一致。

不是預測,是從頭設計蛋白質

一提起蛋白質,很多人可能會立馬想到GoogleDeepMind的AlphaFold項目。

先澄清一下,AlphaFold是對蛋白質結構進行預測,核心解決“已知一段氨基酸序列,它會折疊成什麼結構”。

而Claude這次接到的任務大不相同:

目標蛋白擺在這裡,請從零設計一個此前不存在的新蛋白,讓它能精準黏上去

Claude要設計的東西叫minibinder,也就是微型結合蛋白

根據查到的公開資料,minibinder是人工設計的小型蛋白質,通常只有50~70個氨基酸,結構緊湊,功能單一。

它的任務很純粹,即以極高的精度和強度,黏住目標蛋白上的某一個特定部位。

別小看這個“黏住”的動作,很多藥物之所以能起效,靠的就是這種分子層面的精準結合——

黏住壞蛋白讓它失效,或者黏住好蛋白把它啟動,再或者把藥物分子直接拽到病灶處釋放

問題是,這活兒相當折騰人。

蛋白質設計師不僅要調度一串專業模型,還得反覆生成、最佳化和篩選候選,整個流程很吃經驗。

每個靶點需要專家花費數周甚至數月的時間,從大量候選分子中篩選出少數幾個真正有效的

Anthropic這次索性把整套工具箱交給了Claude。

參與實驗的是Mythos Preview和Opus 4.8,它們可以訪問論文、網路資源和多個專業蛋白質模型,也拿到了相當充足的GPU算力。

人類給完初始任務後,Claude就自己跑了起來。整體跑完的結果是:

Claude拿下15個靶點中的14個,其中至少6個產出高親和力結合蛋白,至少4個追平或超過此前最佳結果

具體跑法分成了兩種:

  • 多靶點模式:讓Claude在同一個48小時任務裡同時處理多個目標,最多可呼叫12500個H100 GPU小時。
  • 單靶點模式:一次只盯著一個目標,各任務平行運行24小時,每個靶點最多能用2500個H100 GPU小時。

實驗證明,專注確實比一心多用更好

多靶點模式下,Mythos Preview和Opus 4.8的整體命中率分別為26.7%和22.6%。

而切換到單靶點模式後,Mythos Preview直接衝到35.1%。

部分靶點上的表現,甚至把此前的人類成績甩在了身後

比如RBX1,這是一個參與調節蛋白質降解的靶點,此前在Adaptyv Bio舉辦的設計比賽中,所有參賽者的整體命中率只有3.7%,而Mythos Preview單獨挑戰它時,命中率達到了40%。

不僅更容易命中,Claude排名第一的設計還是一個高親和力結合蛋白,結合強度超過了那場比賽從245個參賽設計中選出的冠軍。

還有更難啃的TNFα,這是免疫系統釋放的一種炎症訊號蛋白。

由於合適的結合位置藏在兩個蛋白形成的凹槽裡,此前多個專家團隊都曾在這裡碰壁。

結果這道題Mythos Preview沒做出來,反倒被Opus 4.8攻下了:

Opus 4.8不僅設計出多個有效結合蛋白,其中一些還能同時結合人類、食蟹猴和小鼠的TNFα。

這種跨物種結合能力很關鍵,因為後續進入動物實驗時,不用換個物種就重新設計一遍。

不過問題也隨之來了:

為什麼整體更強的Mythos Preview翻車,Opus 4.8卻成功了?

A社坦言自己也沒搞明白

只能說,大模型的科研能力依舊不夠平整。

當Claude繼續挑戰更難設計的β折疊結構,它在6個靶點上成功做出了15個有效結合蛋白。

但切換到麥芽糖結合蛋白MBP,Claude卻徹底翻車——

90個設計無一確認成功,只有一個出現微弱訊號。

所以,這時候說“輸入靶點,Claude能自動吐出新藥”為時尚早,但Claude已經證明:

它能自主調度專業模型,跑完過去需要專家花費大量時間組織和篩選的設計流程。

這一步,已經夠大。

設計完新分子,Claude又開始讀實驗資料

不過A社的實驗並未止步於此。

除了考查Claude能不能設計新東西,他們還想看看:

面對已經做出來的化合物,Claude能不能獨立讀懂實驗資料,判斷它究竟是什麼、純不純

這次出場的是可普遍使用的Claude Opus 5

任務來自分析化學中兩項很常規、也很磨人的工作:

  • 核磁共振波譜NMR:觀察分子中氫原子的訊號,確認“做出來的是不是目標分子”。
  • 液相色譜—質譜聯用分析LC-MS:分離樣品中的不同成分,再測量其分子量和含量,判斷“樣品純不純、裡面還有什麼”。

這活兒需要化學家手動處理專有格式的原始資料,一步步校準、找峰、積分、核對,最後寫成報告。

步驟多、又很吃經驗,稍有偏差就可能得出錯誤結論。

Anthropic這次只給了Claude實驗室返回的原始檔案,以及兩句話的任務說明。

沒有廠商軟體,也沒有操作人員在旁邊指導(p.s. 相關資料和提示詞已開源)。

結果Claude分別用23分鐘和19分鐘完成了NMR與LC-MS分析。

NMR這邊,Claude整理出18個訊號峰,並計算每個峰對應的氫原子數量,結果與實驗室的誤差不超過0.08個氫。

它還發現其中4個寬峰可能來自連接在氮或氧上的氫,於是建議加入重水做進一步驗證。

這是一種常見的排除法,加入重水後,某些特定氫原子的訊號會減弱或消失,化學家就能據此判斷分子結構。

巧的是,實驗室後來也做了同樣的驗證

驗證之後,Claude最初以為4處訊號全部消失,自檢後發現不對,主動修正為只有兩處消失,最終結論與實驗室一致。

LC-MS這邊更直接。

面對沒有公開格式說明的廠商檔案,Claude先自己搞清楚資料如何編碼,再通過復現全部2664次掃描記錄,確認檔案沒有讀歪。

隨後,它給出了色譜圖、質譜圖、純度表和分子量,還順手寫了一套可重複使用的解析程式碼。

最終,Claude測得樣品純度為96.4%,實驗室結果為96.33%。

只差0.07個百分點。

A社在結論中寫道:

兩項實驗共同指向一件事,AI正在減少生命科學研究所需的專業門檻、成本和時間。化學分析中,Claude開始接手過去依賴人工的處理工作;蛋白質設計中,Claude能以極少輸入端到端完成結合物設計,部分成果追平甚至超過此前最佳設計。

雖然離真正的新藥研發還很遠,但至少AI已經讓我們看到了加速這個處理程序的可能。

還留了個彩蛋

部落格最後,A社還給科學家們畫了個重點。

這次蛋白質實驗用的是Mythos Preview和Opus 4.8,至於能力更強的Fable 5,目前不向普通使用者開放這類生命科學任務。

原因也很直接,能設計藥物蛋白,同樣可能被拿去做危險的生物研究。

不過A社已經預告,正在籌備一項面向科學家的專屬訪問計畫,後續會公佈更多資訊。 (量子位)