Биологи используют ИИ для повышения точности редактирования генов с помощью CRISPR

CRISPR (кластеризованные регулярно расположенные короткие палиндромные повторы) — самая мощная технология редактирования генов для создания генетически модифицированных моделей животных.

CRISPR — Cas9, который использует последовательности CRISPR в качестве ориентира для распознавания и расщепления определенных цепей ДНК. Ферменты Cas9 вместе с последовательностями CRISPR составляют основу технологии, известной как CRISPR-Cas9, которую можно использовать для редактирования генов внутри организмов. Этот процесс редактирования имеет широкий спектр применений, включая фундаментальные биологические исследования, разработку продуктов биотехнологии и лечение болезней.

CRISPR — это набор для редактирования генов, который может быть разработан для разрезания и изменения ДНК в определенной точке определенного гена.

Технология, например, может привести к прорывным применениям, таким как модификация клеток для борьбы с раком или выращивание высокоурожайных засухоустойчивых культур, таких как пшеница и кукуруза.

Генетическое редактирование CRISPR привлекло к себе всеобщее внимание, когда китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что с помощью этой технологии он создал первых в мире детей с отредактированным геномом. Возникшие в результате этические дебаты о манипулировании зародышевой линией человека были важны, но они затмили некоторые из самых захватывающих применений этой революционной техники.

В ноябре 2018 года в биомедицинской науке была создана история, когда китайский исследователь Хэ Цзянькуй объявил, что создал первых «младенцев CRISPR» — младенцев, чьи геномы были отредактированы до их рождения. Возмущение было стремительным и резким. Ученые осудили скандальный эксперимент по редактированию генов как неэтичный.

Технология CRISPR использовалась для функциональной инактивации генов в клетках человека, для изучения заболеваний человека, для модификации дрожжей, используемых для производства биотоплива, и для генетической модификации штаммов сельскохозяйственных культур. CRISPR также можно использовать для изменения комаров, чтобы они не передавали такие заболевания, как малярия. Подходы на основе CRISPR использовались для успешной модификации большого количества видов растений. В июле 2019 года врачи из Миссисипи, США, использовали CRISPR для экспериментального лечения пациента с генетическим заболеванием. Пациентка — 34-летняя женщина с серповидно-клеточной анемией. В будущем редактирование генов CRISPR можно будет использовать для создания новых видов или возрождения вымерших видов из близкородственных.

Использование CRISPR для редактирования ДНК очень дешево, и с помощью этих методов ученые в лабораториях уже редактировали геномы мышей, мех которых изменился с черного на белый, помидоров, замедляющих гниение, и снова мышей, которые обратимая слепота, вызывающая мутации.

Применение CRISPR кажется безграничным. Геномы животных и растений можно редактировать (генетически модифицировать) с помощью одного фермента, называемого Cas9. Недавние исследования показали, что Cas9 и сконструированные одиночные направляющие РНК являются единственными компонентами, необходимыми и достаточными для эффективного редактирования генома в культивируемых клетках человека, мыши и крысы, плодовых мушек, червей и рыб. CRISPR/Cas9 подходит для высокоэффективного и масштабного производства трансгенных организмов и организмов с отредактированным геномом, и почти любой ген можно легко добавить или изменить в любом организме.

Американские врачи планируют лечить онкологических больных с помощью CRISPR, так как иммунные клетки с отредактированными генами могут помочь уничтожить смертельные опухоли.

Редактирование генома в медицине активно изучается благодаря начатым клиническим испытаниям с использованием CRISPR, в основном для лечения рака. Этот универсальный инструмент помогает распутать сложную генетику, лежащую в основе таких заболеваний, как рак и аутоиммунные заболевания. Они могли бы определить новые цели для разработки лекарств или указать путь для генной терапии, которая однажды сможет воздействовать на генетические дефекты, связанные со слепотой или ожирением.

CRISPR, изобретатель новаторской технологии редактирования генов, представляет мир, в котором болезнь можно диагностировать за считанные минуты. Инструмент редактирования генов также используется для разработки портативных домашних тестов на инфекционные заболевания и даже рак. Это может изменить подход к диагностике заболеваний.

Прежде чем исследования CRISPR можно будет безопасно воплотить в терапии, ученым потребуются более совершенные методы, позволяющие избежать потенциальных вредных нецелевых эффектов технологии.

Теперь исследователи говорят, что они использовали Машинное обучение/ИИ для разработки инструмента, который может предсказать, какие мутации CRISPR произведут в клетке. Они считают, что эта технология может повысить эффективность исследований CRISPR и упростить процесс их преобразования в безопасные и эффективные методы лечения. Новейший инструмент, выпущенный исследователями, использует ветвь искусственного интеллекта, известную как машинное обучение, для прогнозирования так называемых нецелевых эффектов при редактировании генов с помощью системы CRISPR. Хотя CRISPR подает большие надежды в ряде областей, одна из проблем заключается в том, что многие области генома похожи, а это означает, что наноразмерный швейный набор может случайно начать работать с неправильным геном и вызвать непредвиденные последствия — так называемые нецелевые результаты. последствия. Исследователи хотят убедиться, что эксперимент ничего не испортит, и искусственный интеллект используется в качестве катализатора для повышения точности редактирования генов.

Технология редактирования генов CRISPR вполне может однажды избавить мир от самых разрушительных болезней, позволив нам просто удалить генетический код, ответственный за болезнь. Одна из вещей, которая стоит на пути превращения этой фантазии в реальность, — это проблема нецелевых эффектов. Теперь ученые-компьютерщики надеются использовать искусственный интеллект для решения этой проблемы.

CRISPR к искусственному интеллекту, технология заново изобретает способ производства новых лекарств, поскольку ведущий Фармацевтический гигант объединяется с экспертами CRISPR для открытия новых лекарств.

Фармацевтический гигант в сотрудничестве с пионерами CRISPR создал новую лабораторию по использованию редактирования генома для исследования функции генов и изучения того, как генные мутации способствуют возникновению заболеваний. Самый мощный инструмент функциональной геномики, CRISPR, позволяет делать это в масштабах, которые раньше считались невозможными. С помощью этого исследования ученые могут открывать новые методы лечения, которые с большей вероятностью станут лекарствами.

CRISPR — это начало новой эры инструментов, которые биологи будут использовать для манипулирования нашей ДНК, и мы не удивимся, если к 2020 году увидим болезнь, излеченную учеными, использующими CRISPR. Будь то 2020 или 2030 год, важно то, что однажды если достигнута точность устранения или лечения одной болезни, это станет переломным моментом, который позволит нам устранить или вылечить многие из них.

Эксперты предсказывают, что эта технология редактирования генов изменит нашу планету, революционизируя общества, в которых мы живем, и организмы, с которыми мы живем. По сравнению с другими инструментами, используемыми в генной инженерии, CRISPR является точным, дешевым, простым в использовании и чрезвычайно мощным.

Ученые все еще находятся на самых ранних этапах выяснения того, как мы можем использовать CRISPR, чтобы изменить мир к лучшему. Конечно, способность изменять ДНК — исходный код самой жизни — вызывает много этических вопросов и опасений. Имея это в виду и некоторые из самых захватывающих применений этой революционной техники, препятствия, которые могут замедлить или помешать этим технологиям полностью реализовать свой потенциал.