當(dāng)研究人員首次將 CRISPR 設(shè)計(jì)為細(xì)菌、植物、動(dòng)物和人類(lèi)細(xì)胞的基因編輯技術(shù)時(shí)，它最終成為了一場(chǎng)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的革命。該技術(shù)的潛力巨大，從治愈遺傳疾病到在農(nóng)業(yè)和工業(yè)生物技術(shù)中的應(yīng)用，但也存在挑戰(zhàn)。
一個(gè)這樣的挑戰(zhàn)包括選擇一種所謂的 gRNA 分子，該分子應(yīng)該被設(shè)計(jì)成將 Cas9 蛋白引導(dǎo)到 DNA 中的正確位置，在那里它將進(jìn)行與基因編輯相關(guān)的切割。
“通常情況下，有多種可能的 gRNA，它們的效率并不相同。因此，挑戰(zhàn)在于選擇少數(shù)高效的，這正是我們的新方法所做的，”生物醫(yī)學(xué)系副教授 Yonglun Luo 說(shuō)在奧胡斯大學(xué)。
新方法是根據(jù)研究人員的新數(shù)據(jù)和算法實(shí)現(xiàn)而開(kāi)發(fā)的，該算法可以預(yù)測(cè)哪些 gRNA 最有效地工作。
“通過(guò)將我們自己的數(shù)據(jù)與公開(kāi)可用的數(shù)據(jù)相結(jié)合，并包括關(guān)于 gRNA、DNA 和 CRISPR-Cas9 蛋白之間分子相互作用的知識(shí)，我們成功地開(kāi)發(fā)了一種更好的方法，”獸醫(yī)和動(dòng)物系教授 Jan Gorodkin 說(shuō)哥本哈根大學(xué)的科學(xué)。
數(shù)據(jù)，深度學(xué)習(xí)分子相互作用
Jan Gorodkin 與 Giulia Corsi 和 Christian Anthon 的研究小組與 Yonglun Luo 的研究小組合作，以取得新的成果。該研究的實(shí)驗(yàn)部分由羅的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行，而戈羅德金的團(tuán)隊(duì)則率先進(jìn)行了計(jì)算機(jī)建模。
“在我們的研究中，我們量化了 10,000 多個(gè)不同位點(diǎn)的 gRNA 分子的效率。這項(xiàng)工作是使用大規(guī)模、高通量的基于文庫(kù)的方法實(shí)現(xiàn)的，這是傳統(tǒng)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，”Yonglun Luo 說(shuō)。
研究人員將他們關(guān)于數(shù)據(jù)生成的出發(fā)點(diǎn)放在讓病毒一次在一個(gè)細(xì)胞中表達(dá) gRNA 和合成靶位點(diǎn)的概念中。合成的目標(biāo)位點(diǎn)與基因組中相應(yīng)的目標(biāo)位點(diǎn)具有完全相同的 DNA 序列。因此，這些合成目標(biāo)位點(diǎn)被用作所謂的替代目標(biāo)位點(diǎn)來(lái)捕獲 CRISPR-Cas9 編輯效率。他們與 BGI-Research 的 Lars Bolund 再生醫(yī)學(xué)研究所和哈佛醫(yī)學(xué)院的同事一起，為 10,000 多個(gè) gRNA 生成了高質(zhì)量的 CRISPR-Cas9 活性。
標(biāo)簽： CRISPR基因編輯
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