總編輯圈點|當(dāng)人工智能遇上“基因魔剪”：新模型實現(xiàn)精準(zhǔn)RNA靶向和基因調(diào)控

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科技日報記者?張夢然

據(jù)發(fā)表在最新一期《自然·生物技術(shù)》雜志上的新研究，美國研究人員開發(fā)了一種人工智能模型，可預(yù)測RNA靶向CRISPR工具的脫靶活性。該模型可精確地設(shè)計向?qū)NA并調(diào)節(jié)基因表達，這些精確的基因控制可用于開發(fā)基于CRISPR的新療法。

圖片來源：《神經(jīng)科學(xué)新聞》網(wǎng)站

美國紐約大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院和紐約基因組中心研究人員進行的這項研究，將深度學(xué)習(xí)模型與CRISPR篩選相結(jié)合，以不同的方式控制人類基因的表達，類似于輕按電燈開關(guān)將其完全關(guān)閉，或通過調(diào)光旋鈕調(diào)低電燈亮度。

CRISPR基因編輯技術(shù)通常使用Cas9酶來靶向DNA。近年來，科學(xué)家發(fā)明了另一種類型的CRISPR，它使用Cas13酶來靶向RNA。研究人員此次創(chuàng)建了一個使用Cas13進行RNA靶向CRISPR篩選的平臺，以更好地了解RNA調(diào)控并識別非編碼RNA的功能。

該研究的一個關(guān)鍵目標(biāo)是最大限度地提高RNA靶向CRISPR對預(yù)期靶標(biāo)RNA的活性，并最大限度地減少可能對細(xì)胞產(chǎn)生有害副作用的其他RNA的活性。

研究團隊在人類細(xì)胞中進行了一系列RNA靶向CRISPR篩選。他們測量了20萬個針對人類細(xì)胞中必需基因的向?qū)NA的活性，包括“完美匹配”向?qū)NA和脫靶錯配、插入和缺失。

研究人員設(shè)計了一個深度學(xué)習(xí)模型TIGER（通過向?qū)NA設(shè)計靶向抑制基因表達），該模型根據(jù)CRISPR篩選的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練。將深度學(xué)習(xí)模型生成的預(yù)測與實驗室的人體細(xì)胞測試進行比較，TIGER能夠預(yù)測在靶和脫靶活動，這也是人類擁有的第一個能預(yù)測脫靶的工具。

總編輯圈點：

RNA靶向CRISPR具有廣泛應(yīng)用，包括RNA編輯、調(diào)低RNA阻斷特定基因的表達，以及確定候選藥物的高通量篩選。為了更好地掌握RNA調(diào)控與功能，科學(xué)家設(shè)計了TIGER脫靶預(yù)測，其通過部分抑制基因表達，實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)基因劑量。在臨床上，這可能對諸多基因拷貝過多的疾病有用，例如唐氏綜合征、某些形式的精神分裂癥，甚至異常基因表達可能導(dǎo)致的癌癥。

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