Искусственный интеллект сможет сделать технологию редактирования генома CRISPR более точной
Привет. В последние пять лет биология претерпела тектонический сдвиг, поскольку исследователи по всему миру приняли революционную технологию, называемую редактированием генов. Она включает в себя точную резку и склеивание ДНК специализированными белками, вдохновленными природой и разработанными исследователями. Эти белки входят в три разновидности, все они известны своими несколько неуклюжими акронимами: ZFNs, TALENs и CRISPR. Но Crispr, с его изящным дизайном и простой работой, это то, что больше всего захватывает воображение ученых. Теперь они используют его для лечения генетических заболеваний, выращивания климатоустойчивых культур и разработки дизайнерских материалов, продуктов питания и лекарств.
Технология редактирования генов CRISPR могла бы в один прекрасный день избавить мир от самых разрушительных заболеваний, позволив нам просто отредактировать генетический код, ответственный за болезнь. Одной из вещей, стоящих на пути превращения этой фантазии в реальность, является проблема нецелевых эффектов. Теперь Microsoft надеется использовать искусственный интеллект для решения этой проблемы.
Видите ли, CRISPR сильно зависит от точности своей работы. Сегодня по сравнению с предыдущими генетическими технологиями, CRISPR может точно изменить крошечный фрагмент генетического кода. Но все еще это происходит не достаточно точно для широкого клинического использования. Мнения о том, насколько часто происходят отклонения от цели, различаются, но, по крайней мере, в каком-то проценте CRISPR, все-таки, вносит изменения в участок ДНК, который менять не предполагалось. В зависимости от того, что именно будет подвержено изменению, это может непреднамеренно привести к новым проблемам со здоровьем, таким как рак.
Ученые уже давно работают над методами тонкой настройки CRISPR, так чтобы свести к минимуму эти непреднамеренных эффекты. В компании Microsoft считают, что искусственный интеллект (AI) может быть одним из способов сделать это. Работая с учеными-компьютерщиками и биологами из исследовательских учреждений в США, компания разработала новый инструмент под названием Elevation, который предсказывает внецелевые эффекты при редактировании генов с помощью CRISPR.
Он работает следующим образом: если ученые планируют изменить определенный ген, они вводят цель в Elevation. Система CRISPR состоит из двух частей - белка, который выполняет резку генома и синтетическую направляющую РНК, предназначенную для контроля соответствия последовательности ДНК в гене, который они хотят редактировать. Различные направляющие могут иметь разные эффекты вне цели в зависимости от того, как они используются.
Elevation AI подскажет, какое направление работы наименее вероятно приведет к эффектам вне цели для определенного гена, используя для этого машинное обучение. Технология также дает общую обратную связь о том, насколько вероятны нецелевые эффекты для гена. Эта платформа основывает свое обучение как на исследованиях Microsoft, так и на общедоступных данных о том, как взаимодействуют разные генетические цели и направления действия CRISPR.
Работа подробно описана в статье, опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering. Этот инструмент доступен общественности для использования бесплатно. Он работает вместе с инструментом, выпущенным Microsoft в 2016 году под названием Azimuth, который предсказывает эффекты на целевом уровне.
Сегодня существует много дебатов о том, насколько проблематичны внецелевые эффекты CRISPR, а также о том, как их исправить. Новый инструмент Microsoft, тем не менее, несомненно, станет долгожданным дополнением к уже имеющемуся набору инструментов. За последний год Microsoft удвоила усилия по использованию AI для борьбы с проблемами здравоохранения.
