Claude entdeckt ein neuartiges Enzymsystem mit CRISPR-ähnlichen Wiederholungen

Viele Entdeckungen, die die Biologie und Medizin revolutioniert haben, begannen damit, dass ein Wissenschaftler etwas Ungewöhnliches in der atemberaubenden Vielfalt der in der Natur vorkommenden molekularen Maschinen bemerkte. Restriktionsenzyme – Proteine, die DNA an bestimmten kurzen Sequenzen spalten – wurden im Immunsystem von Bakterien gefunden, wo sie die DNA eindringender Viren zerstören. Forscher erkannten, dass sie diese Enzyme nutzen konnten, um DNA an ausgewählten Stellen zu spalten und Gene von einem Organismus in einen anderen einzufügen – was den Startschuss für die Biotechnologieindustrie gab. Die Taq-Polymerase, ein Enzym, das DNA bei hohen Temperaturen kopiert, wurde in einem Bakterium aus einer heißen Quelle im Yellowstone-Nationalpark identifiziert. Sie wurde zur Grundlage für die PCR, das Verfahren zur DNA-Vervielfältigung, das in weiten Teilen der modernen Diagnostik zum Einsatz kommt. CRISPR wurde zunächst als ungewöhnliche Wiederholungssequenz in der DNA bestimmter Bakterien entdeckt und bildet heute die Grundlage für Medikamente, die auf Genbearbeitung basieren.

Im Frühjahr 2026 bildete Anthropic eine Forschungsgruppe, um zu untersuchen, ob allgemeine KI-Modelle solche Entdeckungen systematisieren und beschleunigen können. Das Team ist der Ansicht, dass diese Beschleunigung durch die Etablierung einer neuen Art der biologischen Forschung erreicht wird, bei der Agenten in jedem Schritt des Prozesses mit Menschen zusammenarbeiten. Die Entwicklung dieser neuen Arbeitsweise erforderte den Aufbau eines eigenen Labors und eines einzigen Teams, das sich um alles kümmerte – vom Training von Claude in Biologie bis hin zur Durchführung von Experimenten im Labor.

Nun veröffentlicht Anthropic erste Ergebnisse aus einem seiner ersten Forschungsprogramme, in dem Claude eigenständig ein neuartiges Enzymsystem entdeckt hat, das mit einer Reihe von DNA-Wiederholungen in Verbindung steht – ein Muster, das an CRISPR erinnert. Obwohl seine Funktion noch nicht bekannt ist, weist das von Claude entdeckte System eine Reihe von Merkmalen auf, die bisher nur in einer Handvoll anderer Systeme gemeinsam vorgefunden wurden, die alle programmierbar sind und Operationen wie das Schneiden, Kopieren und Einfügen von DNA ausführen. Über CRISPR hinaus, das Wissenschaft und Medizin bereits revolutioniert hat, befinden sich derzeit mehrere weitere solcher Systeme als vielversprechende Werkzeuge in der Entwicklung.

Das von Claude entdeckte System basiert auf einer reversen Transkriptase (RT), also Enzymen, die RNA in DNA kopieren. Zwar war diese zugrunde liegende RT, die in einem Jumbo-Phagen vorkommt, bereits in früheren Studien identifiziert worden, doch scheint Claude der Erste zu sein, der die charakteristischen Merkmale des Systems erkannt hat – eine damit verbundene Anordnung nicht-kodierender DNA-Sequenzen und ein zusätzliches Hilfsprotein mit unbekannter Funktion.

Nach der Durchsicht des Preprints sagte Feng Zhang, einer der Pioniere der CRISPR-Genom-Editierung und Professor am MIT sowie am Broad Institute: „Dies ist ein spannendes Beispiel dafür, wie KI-Agenten zu biologischen Entdeckungen beitragen können. Die Identifizierung von RNA-Wiederholungssequenzen, die mit reversen Transkriptasen assoziiert sind, ist wirklich faszinierend und verdient weitere Untersuchung. Ich hoffe, dass diese Arbeit mehr Wissenschaftler dazu ermutigt, zu erforschen, wie KI ihre Forschung unterstützen kann.“

Das Team gab Claude die Vorgabe, eine riesige Datenbank mit DNA-Sequenzen nach interessanten neuen Beispielen für RTs zu durchsuchen. Ihre Beteiligung beschränkte sich auf die anfängliche Vorgabe und die Laborarbeit, während die Claude-Agenten die Datenbank durchforsteten, die verschiedenen RT-Familien untersuchten und nach eigenem Ermessen interessante Kandidaten identifizierten. Nach 21 Stunden, in denen rund 950 Agenten diese Daten unter Verwendung von 210 Millionen Tokens durchsuchten, entdeckte einer der Agenten etwas Bemerkenswertes: ein sich wiederholendes Muster von DNA-Sequenzen, das neben dem Gen für eine ungewöhnlich aussehende RT auftritt. Nach weiteren Analysen und Tests im Labor erkannte das Team, dass dieses Muster auf ein bisher nicht charakterisiertes Enzymsystem hinwies, das in Bakteriophagen (den Viren, die Bakterien befallen) vorkommt und das sie als „array-assoziierte Reverse Transkriptasen“ (ART) bezeichnen.

Die Arbeit des Teams zum Verständnis der primären Funktion von ARTs dauert an. Sie halten es jedoch für wichtig, solche Erkenntnisse frühzeitig zu teilen – sowohl, um die Fähigkeiten von Claude zu demonstrieren, als auch, um der breiteren Fachgemeinschaft Einblicke in ihre Arbeit zu gewähren.

Über das Labor

Das Team besteht aus Wissenschaftlern, die sich ihre gesamte berufliche Laufbahn lang mit der Erforschung ungewöhnlicher Proteine beschäftigt haben und sich darauf spezialisiert haben, mithilfe computergestützter Ansätze DNA systematisch zu analysieren, ihre Evolution zu interpretieren und biologische Systeme für eine weitere Charakterisierung auszuwählen. Ihre Forschung vor dem Eintritt bei Anthropic hat dazu beigetragen, die Evolution und Regulation von CRISPR-Systemen besser zu verstehen, neue Enzyme für Zell- und Gentherapien der nächsten Generation zu entdecken und Werkzeuge zu entwickeln, um die Identifizierung von Anomalien in der DNA, wie beispielsweise humanpathogene Varianten, zu beschleunigen. Das Team ist Teil der Life-Sciences-Organisation von Anthropic, zusammen mit Teams, deren Arbeit unter anderem die Wirkstoffforschung sowie das Training von Claude in Biologie und Chemie umfasst.

Das Labor in der Bay Area sieht aus wie ein typisches molekularbiologisches Labor. Das Team betreibt Forschung, die ausschließlich die unteren Stufen der Biosicherheitsstufen (BSL-1 und BSL-2) umfasst, und arbeitet nicht mit Krankheitserregern, die Menschen infizieren können. Alle Laborarbeiten werden von menschlichen Wissenschaftlern durchgeführt. Obwohl das Team mit dem Einsatz von KI experimentiert hat, um die Laborarbeit durch Initiativen wie den „Model Hardware Standard“ zu beschleunigen, eignet sich dieser Ansatz weniger für die Art von Ad-hoc-Arbeitsabläufen, die bei ihrer molekularbiologischen Forschung eine Rolle spielen.

So arbeitet das Team

Bei vielen ihrer Arbeitsabläufe durchsucht Claude die riesige Sammlung von DNA-Sequenzen, die mit Proteinen ohne bekannte Funktion assoziiert sind. Ein typisches Muster beginnt mit einer Bestandsaufnahme einer bestimmten Proteinfamilie. Claude liest die relevante Literatur und reproduziert die etablierten Ergebnisse aus öffentlichen Daten, um deren Methoden zu überprüfen. Anschließend sucht es nach Familienmitgliedern oder genomischen Nachbarn, die in kein beschriebenes System passen, und verfasst für jeden Kandidaten einen kurzen, für Menschen lesbaren Bericht, in dem eine Funktion vorgeschlagen und die Beweise zur Untermauerung dieser Behauptungen beschrieben werden. In Folgeanalysen bewertet Claude die Belege kritisch – in der Regel scheiden die meisten Kandidaten in dieser Phase aus. Eine Untersuchung kann mit einem einzigen testwürdigen Kandidaten enden oder gar ohne Ergebnis.

Wenn ein Kandidat die Überprüfung übersteht, testet das Team ihn im Labor, indem es das Protein in Standard-Laborstämmen exprimiert und es biochemisch sowie strukturell charakterisiert, wobei Claude bei der Interpretation der Daten hilft. Das Team arbeitet mit „Claude Science“ und „Claude Code“, denselben Werkzeugen, die jedem Wissenschaftler zur Verfügung stehen, und manchmal mit einem eigenen „Harness“, der viele parallel laufende Claude-Sitzungen koordiniert.

Da Claude so zahlreiche Hypothesen erzeugt, sind die Hypothesen selbst zu einem Untersuchungsgegenstand für das Team geworden. Angesichts von Hunderten bis Tausenden von Kandidatenberichten aus einer einzigen Kampagne haben sie sich gefragt, was die als testwürdig erachteten Vorschläge von den verworfenen unterscheidet. Was sie dabei lernen, fließt zurück in die Anweisungen an Claude und lehrt das System, ihren eigenen wissenschaftlichen Geschmack nachzuahmen.

Claude entdeckt ART

In den letzten Jahren haben Forscher viele weitere Reverse-Transkriptasen (RTs) entdeckt, die meisten davon in Bakterien, wo sie als Teil des Immunsystems fungieren. Nahezu alle RT-Familien wurden durch Genomanalyse oder „Genome Mining“ entdeckt, bei dem Forscher Sequenzdatenbanken nach noch nicht charakterisierten Genen durchsuchen, ungewöhnliche Gene erkennen und deren Funktion ergründen müssen.

Claudes Agenten sammelten über 200.000 RTs, wählten 3.500 neue Kandidatensysteme aus und grenzten diese auf die 20 vielversprechendsten Kandidaten ein, die sie analysierten, um für Menschen lesbare Berichte zu erstellen. Für einen erfahrenen Wissenschaftler kann diese Art der Analyse Wochen bis Monate Arbeit in Anspruch nehmen.

Im Verlauf seiner Forschung stieß Claude auf eine ungewöhnliche RT-Familie und beschloss, diese genauer zu untersuchen. Beim Durchkämmen der rohen DNA-Sequenz in der Nähe des RT rief der Agent aus: „[Die DNA neben dem RT] ist spektakulär: Ich kann mit bloßem Auge eine Tandem-Repeat-Anordnung erkennen … ist das eine CRISPR-ähnliche … Repeat-Anordnung?!”

Anschließend ging es ähnlich vor, wie es ein menschlicher Wissenschaftler tun würde, wenn er vor einer potenziellen Entdeckung stünde. Es zählte die Wiederholungen und maß deren Abstände, verglich die Anordnung mit den bekannten RT-Systemen und durchsuchte die Fachliteratur nach früheren Berichten über dieses Muster. Nach einer gründlichen Analyse war es überzeugt, ein neues biologisches System entdeckt zu haben, und reichte einen Bericht zur Überprüfung durch Menschen ein.

Das gefundene System, ART, kommt hauptsächlich in Bakteriophagen vor und besteht aus drei Teilen: der RT, einem daneben liegenden Partnergen und einer langen Anordnung gleichmäßig beabstandeter DNA-Wiederholungssequenzen. Die Anordnung der Wiederholungen ähnelt einer CRISPR-Anordnung, die eine Sammlung verschiedener RNA-Sequenzen enthält, welche CRISPR-Cas-Systeme zu programmierbaren biotechnologischen Werkzeugen machen. Erste Experimente des Teams zeigen, dass die ART-Anordnung ebenfalls als eine Reihe unterschiedlicher kurzer RNAs exprimiert wird, was darauf hindeutet, dass bei diesem System ein ähnlicher Mechanismus am Werk sein könnte.

Derzeit laufen weitere Experimente, um die Funktionsweise von ART zu ermitteln, und das Team veröffentlicht diese ersten Ergebnisse, um der Fachwelt zu zeigen, dass Claude eigenständig Anomalien erkennen und Analysen vorantreiben kann, um biologische Entdeckungen anzustoßen.