最大的CRISPR-Cas9突變研究為基因編輯創(chuàng)建了預(yù)測工具

迄今為止最大的CRISPR作用研究已經(jīng)開發(fā)出一種方法來預(yù)測CRISPR-Cas9基因編輯可以引入細(xì)胞的確切突變。Wellcome Sanger研究所的研究人員編輯了40,000個(gè)不同的DNA片段，分析了數(shù)千萬個(gè)DNA序列，揭示了基因編輯的影響，并開發(fā)了結(jié)果的機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測工具。這將有助于使用CRISPR-Cas9的研究人員研究疾病機(jī)制和藥物靶點(diǎn)。

今天在Nature Biotechnology上報(bào)道，新資源將使科學(xué)家能夠預(yù)測最佳序列，以使CRISPR-Cas9基因編輯更可靠，因此更便宜，更有效。

CRISPR-Cas9是一種基因編輯技術(shù)，使研究人員能夠在基因組中的任何位置切割DNA，創(chuàng)建突變并關(guān)閉特定基因。全世界的科學(xué)家都使用這項(xiàng)重要技術(shù)來研究哪些基因?qū)陌┌Y到罕見疾病等各種疾病都很重要?，F(xiàn)在，它正在進(jìn)行治療性試驗(yàn)，以糾正人類基因中的有害突變。

特異性指導(dǎo)RNA與靶DNA的確切序列結(jié)合，引導(dǎo)Cas9'剪刀'在正確的位置切割DNA。然而，很難準(zhǔn)確預(yù)測最終突變將是什么，因?yàn)楫?dāng)細(xì)胞修復(fù)斷裂時(shí)，經(jīng)常發(fā)生進(jìn)一步的變化，重新連接DNA的兩個(gè)切割末端。

為了研究這一點(diǎn)，研究人員創(chuàng)造了超過40,000對(duì)不同的靶DNA和指導(dǎo)RNA，并進(jìn)行了CRISPR-Cas9基因編輯。通過對(duì)不同細(xì)胞中每對(duì)的深度測序，他們能夠詳細(xì)分析DNA是如何被切割和重新連接的。他們發(fā)現(xiàn)修復(fù)依賴于DNA的確切序列和指導(dǎo)，并發(fā)現(xiàn)它在同一序列中是可重復(fù)的。

然后，研究人員使用大量的序列數(shù)據(jù)來創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算工具，該工具創(chuàng)建了確定修復(fù)結(jié)果的一般規(guī)則。這個(gè)名為FORECasT的程序使他們能夠使用單獨(dú)的靶DNA序列預(yù)測修復(fù)的序列。

來自Wellcome Sanger研究所的聯(lián)合第一作者Luca Crepaldi博士說：“我們迄今為止開展了最大，最全面的CRISPR-Cas9作用研究，并分析了超過一億個(gè)DNA序列，以便我們研究過程。我們證明了細(xì)胞以相同的方式修復(fù)了特定的靶序列，證明細(xì)胞機(jī)制的作用是可重復(fù)的。

來自Wellcome Sanger研究所的第一作者Felicity Allen博士說：“在CRISPR-Cas9編輯后發(fā)現(xiàn)可重復(fù)的DNA修復(fù)，結(jié)合我們生成的大量序列數(shù)據(jù)，意味著我們可以使用機(jī)器創(chuàng)建預(yù)測工具學(xué)習(xí)方法。我們的資源可以預(yù)測CRISPR-Cas9基因編輯產(chǎn)生的確切突變，僅來自靶DNA的序列。它將為未來的CRISPR-Cas9應(yīng)用節(jié)省時(shí)間和資源，并且可供所有使用的研究人員公開使用基因編輯研究健康和疾病。“

來自Wellcome Sanger研究所的論文的高級(jí)作者Leopold Parts博士說：“CRISPR-Cas9是一種非常重要的系統(tǒng)，用于將DNA突變引入DNA用于研究和前瞻性治療目的。我們的研究使科學(xué)家能夠更好地理解其工作原理我們的轉(zhuǎn)化方法使人們能夠預(yù)測細(xì)胞中每個(gè)CRISPR-Cas9編輯的影響。這樣可以更好地設(shè)計(jì)編輯實(shí)驗(yàn)，并可能導(dǎo)致未來的治療應(yīng)用。“

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