Claude ontdekt een nieuw enzymsysteem met CRISPR-achtige herhalingen

We introduceren een nieuwe onderzoeksgroep en een laboratorium voor levenswetenschappen bij Anthropic. Onze focus ligt op fundamenteel biologisch onderzoek met behulp van Claude: het verkennen van DNA-datasets om niet-gekarakteriseerde eiwitfamilies te identificeren, het op schaal genereren van hypothesen en het testen daarvan via experimenten in het laboratorium. Dit bericht introduceert het team achter dit werk en deelt vroege resultaten waarbij Claude een nieuw enzymsysteem ontdekte met eigenschappen die doen denken aan CRISPR, met slechts hoogwaardige instructies van onze wetenschappers.

De context van biologische ontdekkingen

Veel ontdekkingen die de biologie en geneeskunde hebben gerevolutioneerd, begonnen bij een wetenschapper die iets vreemds opmerkte in de verbazingwekkende diversiteit aan moleculaire machines in de natuur.

• Restrictie-enzymen: Eiwitten die DNA op specifieke korte sequenties knippen. Deze werden gevonden in bacteriële immuunsystemen, waar ze het DNA van binnendringende virussen vernietigen. Onderzoekers realiseerden zich dat ze deze enzymen konden gebruiken om DNA op gekozen plaatsen te knippen en genen van het ene organisme in het andere te plaatsen, wat de biotechnologische industrie lanceerde.
• Taq-polymerase: Een enzym dat DNA kopieert bij hoge temperaturen, geïdentificeerd in een bacterie in een warmwaterbron in Yellowstone. Het werd de basis voor PCR, de methode voor DNA-kopiering die in veel moderne diagnostiek wordt gebruikt.
• CRISPR: Werd oorspronkelijk opgemerkt als een ongebruikelijke herhalingssequentie in het DNA van bepaalde bacteriën en vormt nu de basis voor geneesmiddelen op basis van genbewerking.

In het voorjaar van 2026 hebben we een onderzoeksgroep gevormd om te zien of algemene AI-modellen dergelijke ontdekkingen kunnen systematiseren en versnellen. Wij geloven dat deze versnelling voortkomt uit het vestigen van een nieuwe manier van biologisch onderzoek, waarbij agenten samenwerken met mensen in elke stap van het proces. De ontwikkeling van deze nieuwe werkwijze vereiste dat we ons eigen laboratorium bouwden en één team samenstelden dat aan alles werkt: van het trainen van Claude in biologie tot het uitvoeren van experimenten in het lab.

De ontdekking van ART

Vandaag delen we vroege resultaten van een van onze eerste onderzoeksprogramma's, waarin Claude autonoom een nieuw enzymsysteem heeft ontdekt dat geassocieerd is met een reeks DNA-herhalingen, een patroon dat doet denken aan CRISPR. Hoewel we de functie nog niet kennen, heeft het systeem dat Claude ontdekte een set kenmerken die tot nu toe slechts in een handvol andere systemen samen zijn gevonden; systemen die allemaal programmeerbaar zijn en operaties uitvoeren zoals het knippen, kopiëren en plakken van DNA. Naast CRISPR, dat de wetenschap en geneeskunde al heeft getransformeerd, zijn er nu verschillende andere systemen in ontwikkeling als veelbelovende instrumenten.

Het systeem dat Claude vond, is gebaseerd op een reverse transcriptase (RT), enzymen die RNA kopiëren naar DNA. Hoewel deze onderliggende RT, gevonden in een jumbo-faag, in eerdere studies was geïdentificeerd, lijkt Claude de eerste te zijn die de bepalende kenmerken van het systeem opmerkte: een bijbehorende reeks niet-coderende DNA-sequenties en een extra accessoir eiwit met een onbekende functie.

Feng Zhang, een van de pioniers van CRISPR-genoombewerking en professor aan MIT en het Broad Institute, zei na het beoordelen van het pre-print:

"Dit is een spannend voorbeeld van hoe AI-agenten kunnen bijdragen aan biologische ontdekkingen. De identificatie van RNA-herhalingsreeksen geassocieerd met reverse transcriptases is echt intrigerend en verdient verder onderzoek. Ik hoop dat dit werk meer wetenschappers aanmoedigt om te onderzoeken hoe AI hun onderzoek kan ondersteunen."

Het proces van ontdekking

We gaven Claude een prompt om in een enorme database van DNA-sequenties te zoeken naar interessante nieuwe voorbeelden van RT's. Onze betrokkenheid beperkte zich tot de initiële prompt en het laboratoriumwerk, terwijl Claude-agenten door de database kamden, de verschillende RT-families onderzochten en hun eigen oordeel gebruikten om interessante kandidaten te identificeren.

De statistieken van deze zoektocht:

• Tijd: 21 uur
• Inzet: Ongeveer 950 agenten
• Verbruik: 210 miljoen tokens

Een van de agenten ontdekte een opmerkelijk patroon: een herhalend patroon van DNA-sequenties dat voorkomt naast het gen voor een vreemd uitziende RT. Na verdere analyse en testen in ons laboratorium herkenden we dat dit patroon wees op een eerder niet-gekarakteriseerd enzymsysteem gevonden in bacteriofagen (de virussen die bacteriën infecteren), dat we array-associated reverse transcriptases (ART) noemen.

Ons werk om de primaire functie van ART's te begrijpen is gaande. We vinden het echter belangrijk om dergelijke bevindingen vroegtijdig te delen, zowel om de mogelijkheden van Claude te demonstreren als om de bredere gemeenschap inzicht te geven in waar we aan werken.

Over ons laboratorium

Wij zijn een team van wetenschappers die hun carrière hebben besteed aan het verkennen van ongebruikelijke eiwitten. We specialiseren ons in het gebruik van computationele benaderingen om systematisch DNA te lezen, de evolutie ervan te interpreteren en biologische systemen te selecteren voor verdere karakterisering. Ons onderzoek vóór onze komst bij Anthropic heeft geholpen om de evolutie en regulatie van CRISPR-systemen beter te begrijpen, nieuwe enzymen te ontdekken voor cel- en gentherapieën van de volgende generatie, en tools te bouwen voor het versnellen van de identificatie van anomalieën in DNA, zoals menselijke pathogene varianten.

Ons laboratorium, gelegen in de Bay Area, ziet eruit als een typisch moleculair biologisch lab. We doen onderzoek dat alleen de lagere niveaus van het biosafety risk level (BSL-1 en BSL-2) betreft en we werken niet met pathogenen die mensen kunnen infecteren. Al het laboratoriumwerk wordt uitgevoerd door menselijke wetenschappers.

Hoe we werken

Veel van onze workflows houden in dat Claude zoekt in de enorme collectie DNA-sequenties die geassocieerd zijn met eiwitten zonder bekende functie. Een typisch patroon verloopt als volgt:

1. Survey: Claude voert een overzicht uit van een bepaalde eiwitfamilie.
2. Validatie: Claude leest de relevante literatuur en reproduceert vastgestelde resultaten uit openbare data om zijn methoden te controleren.
3. Identificatie: Het zoekt naar familieleden of genomische buren die niet in een beschreven systeem passen.
4. Rapportage: Claude schrijft voor elke kandidaat een kort, leesbaar rapport waarin een functie wordt voorgesteld en het bewijs voor deze claims wordt beschreven.
5. Evaluatie: In vervolganalyses evalueert Claude het bewijs kritisch; in dit stadium worden de meeste kandidaten geëlimineerd.

Wanneer een kandidaat onze review overleeft, testen we deze in het laboratorium door het eiwit tot expressie te brengen in standaard laboratoriumstammen en het biochemisch en structureel te karakteriseren, waarbij Claude helpt bij het interpreteren van de data. We werken in Claude Science en Claude Code, dezelfde tools die beschikbaar zijn voor elke wetenschapper, en soms met een eigen harness die veel parallelle Claude-sessies coördineert.

Omdat Claude zo productief hypothesen genereert, zijn de hypothesen zelf een object van studie geworden. We onderzoeken wat de voorstellen die we waardevol vinden om te testen onderscheidt van die we terzijde schuiven. Wat we hiervan leren, vloeit terug in de instructies die we aan Claude geven, zodat het model onze eigen wetenschappelijke smaak kan imiteren.

Gedetailleerde analyse van de ART-vondst

In de afgelopen jaren hebben onderzoekers veel meer reverse transcriptases (RT's) ontdekt, voornamelijk in bacteriën, waar ze deel uitmaken van het immuunsysteem. Bijna alle RT-families werden gevonden via genomische analyse of genome mining.

Claude-agenten verzamelden meer dan 200.000 RT's, selecteerden 3.500 nieuwe kandidaatsystemen en brachten deze terug tot de 20 meest overtuigende kandidaten, waarover ze leesbare rapporten opstelden. Voor een expert-wetenschapper kan dit type analyse weken tot maanden in beslag nemen.

Tijdens dit onderzoek merkte Claude een ongebruikelijke RT-familie op. Terwijl de agent door de ruwe DNA-sequentie nabij de RT kamde, riep de agent uit: "[Het DNA naast de RT] is spectaculair: ik kan met het blote oog een tandem repeat array zien... is dat een CRISPR-achtige... repeat array?!"

Vervolgens ging de AI te werk zoals een menselijke wetenschapper dat zou doen bij een potentiële ontdekking:

• Het telde de herhalingen en mat de tussenruimtes.
• Het vergeleek de lay-out met bekende RT-systemen.
• Het zocht in de literatuur naar eerdere meldingen van het patroon.

Na een grondige analyse was Claude ervan overtuigd een nieuw biologisch systeem te hebben gevonden en diende het een rapport in voor menselijke beoordeling.

Kenmerken van ART

Het systeem dat is gevonden, ART, komt voornamelijk voor in bacteriofagen en bestaat uit drie delen:

1. De RT (reverse transcriptase).
2. Een partnergen ernaast.
3. Een lange reeks gelijkmatig verdeelde DNA-herhalingssequenties.

De lay-out van de herhalingen lijkt op een CRISPR-array, die een bank van verschillende RNA-sequenties bevat waardoor CRISPR-Cas-systemen programmeerbare biotechnologische instrumenten worden. Onze eerste experimenten tonen aan dat de ART-array ook wordt tot expressie gebracht als een set verschillende korte RNA's, wat suggereert dat er iets analoogs aan het werk is in dit systeem.

Verdere experimenten zijn gaande om te bepalen hoe ART precies werkt. We delen deze vroege bevindingen om de gemeenschap te laten zien dat Claude autonoom anomalieën kan detecteren en analyses kan aansturen om biologische ontdekkingen te initiëren.