机器学习可预测基因组修复结果 实现精准、无模板CRISPR-Cas9编辑

2018-11-09 14:04:06 来源: 科技日报 作者: 张梦然

科技日报北京11月8日电 (记者张梦然)英国《自然》杂志8日在线发表了一项人工智能及生物技术研究:科学家报告了一种方法,可通过机器学习对致病基因变异实现精准且可预测的编辑。这项成果为研究遗传疾病,开发潜在疗法提供了新的可能性。

虽然CRISPR-Cas9彻底改变了用于研究的基因组编辑技术,但目前认为,保证这项技术的准确性尤其重要。

CRISPR-Cas9基因组编辑常用DNA“模板”来确保DNA修复的准确性,或将特定的DNA序列导入基因组中。因此,缺少这些模板的DNA修复常被认为不够准确。

现在,美国布列根和妇女医院及哈佛医学院科学家理查德·舒尔伍德及同事,发明了一种用机器学习预测基因组修复结果的方法,实现了精准的无模板Cas9编辑。研究团队用一个含有近2000对Cas9向导RNA(gRNA)和人体DNA靶点的数据库,训练了一个名为inDelphi的机器学习模型。

经该模型识别,5%—11%靶向人体基因组的Cas9向导RNA能在超过50%的情况下(被称为“精准-50”)产生单一且可预测的修复结果。inDelphi还能利用无模板Cas9编辑识别并预测出合适的致病基因变异靶标,包括一些曾被认为无法用该方法找到的靶标。

最后,研究团队通过实验证明,人体细胞中与赫曼斯基—普德拉克综合征(HPS、白化病综合征的一种)、Menkes病(又称毛发灰质营养不良)以及家族性高胆固醇血症这三种疾病有关的近200种致病变异,其编辑和修复的准确性都能达到精准-50的标准。

研究人员表示,这一结果建立了一种实现精准、无模板基因组编辑的方法。

总编辑圈点

我们可以把CRISPR-Cas9基因编辑技术看作是一种纳米级的“工具包”,它最好能按照我们的需要,在特定位置上对DNA进行剪切修改。但实际操作时,这家伙却可能会出现意外——在错误的基因上动手脚——也就是产生“脱靶效应”,进而带来一些严重后果。现在研究人员开发出这套机器学习算法,不仅能提高该技术的基因组编辑效率与特异性,还将让技术更加准确,最大限度降低风险。

加载更多>>
责任编辑: 夏青
专题 更多>>
国内 更多>>

中国林产工业协会木材保...

中国科技网讯(通讯员 王建兰 记者 马爱平)近日,中国林产工业协会木材保护与改性产业分会在北京召开成立大...

远离谈木色变,让木材产...

为了让木材行业守正求新、行稳致远,4月13日,中国林产工业协会、中国林业科学研究院木材工业研究所、广东省...

新型智库要具备出色的预...

2019年4月4日国家科技成果价值由过去需要资产评估,转向实行“转让额”定价,深受科技界认可。然而,转让额...

《国家节水行动方案》印...

18日,记者从水利部获悉,国家发展改革委、水利部近日联合印发了《国家节水行动方案》(以下简称《方案》)...

中国工程咨询协会建筑与...

“相比以往停留在立项决策阶段的咨询,现在我们所做的是广义咨询,从投资决策直到工程建设,包括设计、勘察...

科报集萃 更多>>

首都科技条件平台“百进...

4月16日,首都科技条件平台科技金融领域中心(北京市科技金融促进会)“百家重点实验室进千家企业科技金融专...

董明珠上榜“中国最具影...

近日,《财富》中文版发布了“2019中国最具影响力的商界领袖50强”榜单,格力电器董事长兼总裁董明珠排名第...

磁共振对比剂2岁以下儿童...

婴幼儿的机体生理功能对磁共振对比剂的安全性和有效性有着更高要求。”中华医学会放射学分会儿科放射学专委...