機(jī)器學(xué)習(xí)可預(yù)測(cè)基因組修復(fù)結(jié)果

2018-11-09 16:46:23來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

英國(guó)《自然》雜志8日在線發(fā)表了一項(xiàng)人工智能及生物技術(shù)研究：科學(xué)家報(bào)告了一種方法，可通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)致病基因變異實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)且可預(yù)測(cè)的編輯。這項(xiàng)成果為研究遺傳疾病，開發(fā)潛在療法提供了新的可能性。

雖然CRISPR-Cas9徹底改變了用于研究的基因組編輯技術(shù)，但目前認(rèn)為，保證這項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)確性尤其重要。

CRISPR-Cas9基因組編輯常用DNA“模板”來(lái)確保DNA修復(fù)的準(zhǔn)確性，或?qū)⑻囟ǖ腄NA序列導(dǎo)入基因組中。因此，缺少這些模板的DNA修復(fù)常被認(rèn)為不夠準(zhǔn)確。

現(xiàn)在，美國(guó)布列根和婦女醫(yī)院及哈佛醫(yī)學(xué)院科學(xué)家理查德·舒爾伍德及同事，發(fā)明了一種用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)基因組修復(fù)結(jié)果的方法，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的無(wú)模板Cas9編輯。研究團(tuán)隊(duì)用一個(gè)含有近2000對(duì)Cas9向?qū)NA(gRNA)和人體DNA靶點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，訓(xùn)練了一個(gè)名為inDelphi的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

經(jīng)該模型識(shí)別，5%—11%靶向人體基因組的Cas9向?qū)NA能在超過(guò)50%的情況下(被稱為“精準(zhǔn)-50”)產(chǎn)生單一且可預(yù)測(cè)的修復(fù)結(jié)果。inDelphi還能利用無(wú)模板Cas9編輯識(shí)別并預(yù)測(cè)出合適的致病基因變異靶標(biāo)，包括一些曾被認(rèn)為無(wú)法用該方法找到的靶標(biāo)。

最后，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，人體細(xì)胞中與赫曼斯基—普德拉克綜合征(HPS、白化病綜合征的一種)、Menkes病(又稱毛發(fā)灰質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良)以及家族性高膽固醇血癥這三種疾病有關(guān)的近200種致病變異，其編輯和修復(fù)的準(zhǔn)確性都能達(dá)到精準(zhǔn)-50的標(biāo)準(zhǔn)。

研究人員表示，這一結(jié)果建立了一種實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、無(wú)模板基因組編輯的方法。

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