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突破机器学习模型可预测CRISPR《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:16:12 阅读: 来源:截止阀厂家

08-06

近日,又有一项激动人心的科研成果发表在《Nature Biotechnology》上,题为"Large dataset enables prediction of repair after CRISPR-Cas9 editing in primary T cells"研究中,来自Chan-Zuckerberg Biohub、斯坦福大学、加州大学等单位的研究人员在Alexander Marson、Andrew P. May和James Zou的带领下,通过对基因编辑后的原代T细胞进行大规模测序获得一个数据库,并以此为基础建立了一种机器学习模型来预测原代T细胞在CRISPR-Cas9基因编辑发后的基因修复。

图片来源:Nature Biotechnology

原发性T细胞是一种很有希望用于治疗性基因组编辑的细胞类型,因为它们可以在体外高效地进行工程设计,并可过继转移到患者身上。然而,目前还没有关于cas9依赖编辑的原代人类T细胞基因组编辑结果的详细信息。为此研究人员系统地描述了18例健康献血者原发性T细胞中的化脓性链球菌Cas9 (SpCas9)的修复结果。

研究人员对1656个人类原始T细胞靶基因位点的修复结果进行排序,并利用这些数据来训练一个机器学习模型,研究人员称之为CRISPR修复结果(CRISPR Repair Outcome,SPROUT)。

研究人员发现SPROUT可以准确预测核苷酸插入和删除的长度、概率和序列,这将有助于对具有重要治疗意义的原代T细胞的基因编辑过程中的SpCas9引导RNA的设计。

关于CRISPR-Cas9

CRISPR全称是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats(成簇的规律间隔的短回文重复序列),而Cas的全称是CRISPR associated(CRISPR关联),由于名字太长,后来大家都简称为CRISPR/Cas系统。

CRISPR/Cas这项技术自从问世以来,已经吸引了无数欢呼和掌声,在短短两三年之内,它已经成为了生物科学领域最炙手可热的研究工具,但其实CRISPR/Cas系统早就存在自然界中了。

CRISPR/Cas系统是一种原核生物的免疫防御系统,用来抵抗外来遗传物质的入侵,比如噬菌体病毒等。同时,它为细菌提供了获得性免疫(类似于哺乳动物的二次免疫),当细菌遭受病毒入侵时,会产生相应的“记忆”。当病毒二次入侵时,CRISPR系统可以识别出外源DNA,并将它们切断,沉默外源基因的表达,抵抗病毒的干扰。是不是觉得和真核生物中RNA干扰(RNAi)的原理很相似?正是由于这种精确的靶向功能,CRISPR/Cas系统被开发成一种高效的基因编辑工具。

在CRISPR/Cas系统中,CRISPR/Cas9系统是研究最深入,应用最成熟的一种类别。CRISPR/Cas9是继锌指核酸内切酶(ZFN)”、“类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)”之后出现的第三代基因组定点编辑技术。

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