среда, 7 февраля 2018 г.

Японские ученые разработали революционную модификацию CRISPR


CRISPR-Cas9 — самая известная технология редактирования генома, которую предполагается использовать в том числе в генной терапии различных наследственных заболеваний и рака. Однако у этого метода есть ряд ограничений, в первую очередь, вероятность появления нежелательных мутаций. Исследователи из Университета Осаки создали модифицированный вариант CRISPR, который лишен подобных недостатков.

Технология CRISPR-Cas9 работает за счет совместного действия белка Cas9, который разрезает ДНК, и короткой РНК, которая указывает место разреза. Благодаря этому можно отредактировать практически любой ген в геноме. Однако этот процесс может сопровождаться ошибками, приводящими к мутациям. Чтобы снизить подобные риски, японские исследователи разработали новый метод модификации дефектных генов.

При обычном CRISPR разрезаются обе цепочки ДНК. Клетка восстанавливает их целостность, но процесс чреват непредвиденным ошибками. Модифицированный же вариант CRISPR отличается тем, что в нем разрезается только одна цепочка ДНК. Располагая нетронутой цепочкой, клетка «сшивает» разрез намного успешнее. По данным одного опыта, стандартная методика приводила к мутациям в 90% случаев, а измененная — лишь в 5%.

Снижение рисков не ухудшило эффективность методики: модифицированный CRISPR (который сами разработчики называют SNGD) позволяет достичь желаемых генетических изменений. По мнению исследователей, их технология, более безопасна, чем распространенный аналог, и будет иметь большое значения для медицины.

Одним из способов повысить точность генного редактирования является использование искусственного интеллекта.


Так, специалисты Национального университета Сеула и Университета Ёнсе объявили о разработке искусственного интеллекта, способного подбирать наиболее эффективные генетические ножницы для различных участков ДНК.

Генетические ножницы — искусственные ферменты, разрезающие определенные участки ДНК на части для удаления нежелательных мутаций. Каждый из этих ферментов разделен на бластомеры для рассечения ДНК и на РНК, выполняющую роль носителя этого фермента.

Команда исследователей из двух вузов Южной Кореи использовала в качестве решения проблемы метод глубокого обучения. Их технология основана на собранных ранее корейскими специалистами данных о применения технологии CRISPR-Cpf1. Данные были основаны на измерении активности генетических ножниц при использовании 15 000 различных вариантов РНК.

Профессор Юн Сунро объединил эту информацию с методами глубокого обучения, чтобы выявить наиболее успешные варианты, работающие в разнообразных условиях. Предложенная им и его коллегами программа позволяет получать результат с коэффициентом корреляции 0,87, тогда как обычно прогнозирующие модели не поднимаются выше 0,5 — 0,6.