致病基因變異或可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)編輯

《自然》雜志發(fā)表的一篇新論文報(bào)告了一種方法，可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)對(duì)致病基因變異精準(zhǔn)且可預(yù)測(cè)的編輯。這項(xiàng)成果建立了一種實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、無(wú)模板基因組編輯的方法，為遺傳疾病的研究和潛在療法提供了新的可能性。

雖然CRISPR-Cas9徹底改變了用于研究的基因組編輯技術(shù)，但保證這項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)確性十分重要。CRISPR-Cas9基因組編輯常用DNA“模板”確保DNA修復(fù)的準(zhǔn)確性，或?qū)⑻囟ǖ腄NA序列導(dǎo)入基因組中。因此，缺少這些模板的DNA修復(fù)常被認(rèn)為不夠準(zhǔn)確。

現(xiàn)在，美國(guó)馬薩諸塞州劍橋布列根和婦女醫(yī)院及哈佛醫(yī)學(xué)院的Richard Sherwood及同事發(fā)明了一種用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)基因組修復(fù)結(jié)果的方法，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的無(wú)模板Cas9編輯。研究者用一個(gè)含有近2000對(duì)Cas9向?qū)NA（gRNA）和人體DNA靶點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，訓(xùn)練了一個(gè)名為“inDelphi”的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。經(jīng)該模型識(shí)別，5%～11%靶向人體基因組的Cas9 gRNA能在超過(guò)50%的情況下（被稱為“精準(zhǔn)50”）產(chǎn)生單一且可預(yù)測(cè)的修復(fù)結(jié)果。inDelphi還能利用無(wú)模板Cas9編輯識(shí)別并預(yù)測(cè)出合適的致病基因變異靶標(biāo)，包括一些曾被認(rèn)為無(wú)法用該方法找到的靶標(biāo)。

最后，研究者通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，人體細(xì)胞中與Hermansky-Pudlak綜合征、Menkes病以及家族性高膽固醇血癥這3種疾病有關(guān)的近200種致病變異，其編輯和修復(fù)的準(zhǔn)確性都能達(dá)到精準(zhǔn)50的標(biāo)準(zhǔn)。