到目前為止，規(guī)模最大的CRISPR效應(yīng)研究已經(jīng)開發(fā)了一種方法來預測CRISPR-Cas9基因編輯可以引入的細胞的確切突變。威爾斯桑格研究所的研究人員編輯了4萬個不同的DNA片段，分析了數(shù)千萬個DNA序列，揭示了基因編輯的影響，并為結(jié)果開發(fā)了機器學習預測工具。這將有助于使用CRISPR-Cas9的研究人員研究疾病機制和藥物靶點。
今天在《自然生物技術(shù)》(Nature Biotechnology)上(11月27日)報道，新的資源將使科學家能夠預測最佳序列，并使CRISPR-Cas9基因編輯更加可靠，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的任何地方切割DNA，產(chǎn)生突變并關(guān)閉特定的基因。全世界的科學家都在利用這項重要的技術(shù)來研究哪些基因?qū)τ趶陌┌Y到罕見疾病的各種疾病是重要的?，F(xiàn)在，它正在進行治療試驗，以糾正人類基因中的有害突變。
引導特定的RNA與目標DNA的精確序列結(jié)合，引導Cas9“剪刀”在正確的位置切割DNA。然而，很難準確預測最終的突變會是什么，因為當細胞修復和斷裂時，往往會發(fā)生進一步的變化，重新連接脫氧核糖核酸的兩個切割端。
為了研究這一點，研究人員創(chuàng)建了40，000多對不同的目標DNA和引導RNA，并編輯了CRISPR-Cas9基因。通過對不同細胞中的每一對進行深度測序，他們可以詳細分析DNA切割和重新連接的方式。他們發(fā)現(xiàn)修復依賴于DNA的精確序列和指令，并且在相同的序列中是可重復的。
然后，研究人員使用大量的串行數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個機器學習計算工具，該工具創(chuàng)建通用規(guī)則來確定修復結(jié)果。這個程序(稱為FORECasT)使他們能夠僅使用目標DNA序列來預測修復的序列。
Wellcome Sanger Institute的第一作者之一Luca Crepaldi博士說：“我們對CRISPR-Cas9的功能進行了迄今為止規(guī)模最大、最全面的研究，為我們的研究過程分析了超過1億個DNA序列。我們證明細胞以同樣的方式修復特定的靶序列，并證明細胞機制的功能是可重復的。
Wellcome Sanger研究所的第一作者Felicity Allen博士說：“在編輯完CRISPR-Cas9后，我們發(fā)現(xiàn)了可復制的DNA修復，結(jié)合了我們生成的大量序列數(shù)據(jù)，這意味著我們可以使用機器學習來創(chuàng)建預測工具。我們的資源可以預測通過編輯CRISPR-Cas9基因產(chǎn)生的確切突變，僅從目標DNA的序列。它將為未來的CRISPR-Cas9應(yīng)用節(jié)省時間和資源，并且可以被所有使用基因的研究人員使用。編輯健康和疾病?！?
Wellcome Sanger研究所論文的資深作者Leopold Parts博士說：“CRISPR-Cas9是一個非常重要的系統(tǒng)，可以將DNA突變引入DNA，用于研究和前瞻性治療。我們的研究使科學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測每個CRISPR-Cas9編輯器在細胞中的影響。這可以更好地設(shè)計編輯實驗，并可能導致未來的治療應(yīng)用?！?
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