ClaudeがCRISPR様反復配列を持つ新規酵素システムを発見

私たちは Anthropic で、生命科学研究の新しいチームとラボを立ち上げつつある。狙いは Claude を使った基礎生物学研究だ。DNA データセットを探索し、まだ特徴づけられていないタンパク質ファミリーを見つけ出し、仮説を大規模に生成し、それをラボ実験で検証する。この記事ではそのチームを紹介し、初期の成果を共有する——私たちの科学者が高レベルな方向性だけを示した状況で、Claude が新しい酵素システムを発見した。その特徴は CRISPR を思わせる。

生物学と医学における革命的な発見の多くは、ある科学者が自然界の入り組んだ分子機械の中に異常なものを見つけたことから始まった。制限酵素——特定の短い配列で DNA を切断するタンパク質——は細菌の免疫系で見つかった。そこでは侵入したウイルスの DNA を破壊する役割を担っている。研究者たちは、この酵素を使えば選んだ位置で DNA を切り、ある生物の遺伝子を別の生物に組み込めると気づき、それがバイオテクノロジー産業の幕開けとなった。Taq ポリメラーゼは高温でも DNA を複製できる酵素で、イエローストーン国立公園の温泉にいる細菌から見つかり、後に PCR の基盤となった。PCR という DNA 複製法は、いまや現代の診断の大半を支えている。CRISPR も当初は、一部の細菌の DNA に見られる風変わりな反復配列にすぎなかった。それが今では遺伝子編集医薬の中核だ。

2026 年春、私たちは研究チームを立ち上げ、汎用 AI モデルがこうした発見を体系化し加速できるかどうかを確かめることにした。加速は、生物学研究の新しい進め方から生まれると考えている。すなわち、研究の各段階でエージェントが人間と協働するやり方だ。これを成立させるには、ラボを自分たちで立ち上げ、生物学の方向づけから Claude のトレーニング、ラボ実験までを同じチームが一貫して担う必要があった。

今日は、最初の研究プロジェクトのひとつの初期成果を共有する。Claude が新しい酵素システムを自律的に発見した。それは一群の DNA 反復配列と関連しており、そのパターンは CRISPR を思わせる。機能はまだ分かっていない。だが Claude が見つけたこのシステムには、これまでごく少数のシステムでしか同時に見られなかった特徴が揃っている。それらはいずれもプログラマブルで、DNA の切断、複製、貼り付けといった操作ができる。CRISPR はすでに科学と医学を変えた。それ以外にも、有望なツールとして開発が進む同種のシステムがいくつかある。

Claude が見つけたシステムは逆転写酵素（RT）に基づく。RT は RNA を DNA にコピーする酵素だ。この基盤となる RT は巨大ファージに存在し、以前の研究ですでに同定されていた。だが、このシステムを決定づける特徴——関連する非コード DNA 配列のアレイと、機能不明の付属タンパク質——に最初に気づいたのは Claude のようだ。

プレプリントを査読した、CRISPR ゲノム編集の先駆者の一人で MIT と Broad Institute の教授である Feng Zhang はこう述べている。

これは AI エージェントが生物学上の発見をどう後押ししうるかを示す刺激的な例だ。逆転写酵素に関連する RNA 反復配列アレイの発見は実に興味深く、さらに研究する価値がある。この仕事が、AI を自分の研究にどう活かせるかを探る科学者を増やすきっかけになればと思う。

私たちは Claude にプロンプトをひとつ与え、膨大な DNA 配列データベースから興味深い新しい RT の事例を探させた。私たちが関与したのは最初のプロンプトとラボ作業だけだ。Claude エージェントはデータベースを精査し、さまざまな RT ファミリーを調べ、どの候補に注目すべきかを自分で判断した。約 950 のエージェントが 2.1 億トークンを使って 21 時間探索した末、そのうちのひとつが異様なものを見つける。風変わりな形の RT 遺伝子の隣に現れる、反復 DNA 配列パターンだった。さらなる解析とラボでの検証を経て、このパターンがこれまで記述されていない酵素システムを示していると確認した。細菌に感染するウイルス、ファージに存在する。私たちはこれを array-associated reverse transcriptases（ART）と名付けた。

ART の主な機能はまだ研究中だ。それでも、こうした発見は早い段階で共有する価値があると考えている。Claude の能力を示すと同時に、私たちが何をしているのかをより広いコミュニティに知ってもらえるからだ。より詳しい議論を含むプレプリント（リンク）を公開している。

私たちのラボについて

私たちは、キャリアを通じて変わったタンパク質を追い続けてきた科学者の集まりだ。とりわけ、計算手法で DNA を体系的に読み、その進化を解き、さらに特徴づける価値のある生物学的システムを選び出すことを得意としている。Anthropic に入る前の研究では、CRISPR システムの進化と制御の理解を進め、次世代の細胞・遺伝子治療向けの新しい酵素を発見し、DNA 中の異常——たとえばヒトの病原性変異——を素早く見つけるためのツールを構築した。私たちは Anthropic の生命科学部門に所属し、創薬や Claude の生物学・化学トレーニングに取り組むチームと並んでいる。

ラボはベイエリアにあり、見た目は普通の分子生物学ラボと変わらない。扱うのはバイオセーフティレベルが低い研究（BSL-1 と BSL-2）だけで、ヒトに感染しうる病原体は扱わない。実験作業はすべて人間の科学者が行う。AI で実験作業を加速する試みはある。たとえば Model Hardware Standard のようなプロジェクトだが、分子生物学研究のその場ごとの作業フローにはあまり向いていなかった。

私たちの進め方

私たちのワークフローの多くは、Claude に機能未知のタンパク質に関連する DNA 配列を大量に探索させるものだ。典型的な流れは、あるタンパク質ファミリーの調査から始まる。Claude は関連文献を読み、公開データを使って既存の結果を再現し、自分の手法を検証する。次に、既知のシステムのどれにも属さないファミリーメンバーやゲノム上の隣接遺伝子を探し出し、候補ごとに短く人間が読めるレポートを書く。そこでは機能を一つ提案し、その判断を支える根拠を示す。続く分析で Claude はその根拠を批判的に評価し、たいていの候補はこの段階で落ちる。調査を一巡したとき、テストする価値のある候補が一つだけ残ることもあれば、一つも残らないこともある。

候補が私たちの審査を通過すれば、実験室でテストする。標準的な実験室株でそのタンパク質を発現させ、生化学的・構造的な特性評価を行い、Claude がデータの解釈を手伝う。私たちが使うのは Claude Science と Claude Code で、どちらも科学者なら誰でも使える。複数の Claude セッションを並行して動かすときは、自作のフレームワークで調整することもある。

Claude が仮説を生成する効率は極めて高いため、仮説そのものが私たちの研究対象になった。一度の実行で数百から数千の候補レポートが出てくるので、私たちは問い続けてきた。テストする価値があると判断した提案と、棚上げした提案の違いは一体どこにあるのか。そこで得た知見は Claude への指示に反映し、私たち自身の科学的なセンスを模倣させるようにしている。

Claude が ART を発見

ここ数年、研究者たちは新しい逆転写酵素（RT）を数多く発見してきた。その多くは細菌の中にあり、免疫系の一部として働いている。RT ファミリーのほぼすべてはゲノム解析（ゲノムマイニング）によって見つかっている。研究者が配列データベースを検索して誰も特徴づけていない遺伝子を探し、異常な配列に目を留め、その機能を突き止めるのだ。

Claude のエージェントは 20 万を超える RT を集め、そこから 3,500 の新しい候補システムを選び出し、さらに注目すべき 20 に絞り込んで、一つずつ分析して人間が読めるレポートを生成した。専門の科学者なら、こうした分析には数週間から数か月かかる。

調査の途中で、Claude はある変わった RT ファミリーに気づき、詳しく調べることにした。その RT の近くの生の DNA 配列を調べていたとき、エージェントはこう口にした。「[RT の隣の DNA] は驚くべきものだ。肉眼でタンデムリピートの配列が見える……これは CRISPR のような……リピート配列？！」

Claude がこの生の DNA を読んだとき、これまで誰も気づかなかったリピートパターンを発見した

その後の進め方は、潜在的な発見に直面した人間の科学者とほぼ同じだ。リピート単位の数を数え、間隔を測り、全体の並びを既知の RT システムと比較し、文献を検索して同じパターンの報告がないか調べる。徹底的に分析した結果、新しい生物学的システムを発見したと確信し、人間のレビュー用にレポートを提出した。

見つかったシステムは ART と名付けられ、主にファージに存在する。構成は三つ——RT、そのすぐ隣にあるパートナー遺伝子、そして長く等間隔に並んだ DNA リピート配列のアレイだ。このリピートの並びは CRISPR アレイに似ている。CRISPR アレイは多様な RNA 配列を蓄えており、それこそが CRISPR-Cas システムをプログラミング可能なバイオテクノロジーツールにしている。私たちの初期実験では、ART アレイもそれぞれ異なる短い RNA のセットを発現することが示され、同様の仕組みが働いている可能性が示唆された。

ART の作用機序を解明するため、実験をさらに進めている。この初期の知見を共有するのは、Claude が自律的に異常を検出して分析を推し進め、生物学の発見につなげられることをコミュニティに示すためだ。

詳細は技術レポート（こちら）を参照してほしい。

私たちと協働する

この仕事が、AI による仮説生成の価値をより広い科学界に伝えることを願っている。また、この手法をゲノム学やその他の分野のさまざまな問題に広げるため、他の科学者と協働したいと考えている。研究課題の提案があれば、ぜひ連絡してほしい。