OpenCRISPR-1: ИИ разработал фермент для точного редактирования ДНК без побочных эффектов

Американские учёные и data-science специалисты создали первый искусственно спроектированный фермент CRISPR с помощью ИИ ProGen2. Новый белок, OpenCRISPR-1, эффективно редактирует ДНК человека, решая проблемы, ограничивающие применение традиционных CRISPR-систем. Это и побочные мутации, и иммунный ответ.

Исследование опубликовано в Nature. Руководит проектом Ричард Руффоло. Его команда создала ИИ аналогичный серии нейросетей "семейства" GPT, обученный на миллионах аминокислотных последовательностей. С помощью ProGen2 они создали базу данных CRISPR–Cas Atlas из миллиона CRISPR-операнов, выделенных из микробных геномов.

После двух этапов обучения модели на 240 тысячах последовательностей Cas9 и генерации 350 тысяч новых вариантов, учёные протестировали 209 кандидатов в клетках человека. Лучший из них — OpenCRISPR-1 — показал точность редактирования на уровне SpCas9, но с 20 раз меньшим числом побочных срезов. Его мутации практически не совпадают с известными, что делает белок менее заметным для иммунной системы.

SpCas9 успешно применялся в терапии серповидноклеточной анемии, но остаётся проблемным. Он может ошибаться при выборе мишени, вызывать иммунный ответ и плохо подходит для доставки в организм. Новая разработка преодолеет эти ограничения, особенно для in vivo-редактирования.

Подход Руффоло отличается от традиционного. Вместо точечных мутаций или поиска среди природных белков, команда использовала генеративный ИИ для создания новых белков с нуля. Это расширило охват возможных решений.

Исследователи подчёркивают, что важен не только OpenCRISPR-1, но и методология: обучение модели, генерация, отбор, фильтрация и экспериментальная проверка. Такая система станет основой для будущего белкового инжиниринга.

Следующий шаг — проверка OpenCRISPR-1 на других генах и в разных тканях. Уже сейчас ясно, что если правильно взаимодействовать с ИИ, то они ускоряют открытия и предлагают новые решения.

Источник: vk.com

Комментарии: