Проектирование эффективных геномных редакторов с помощью ИИ

Проектирование эффективных геномных редакторов с помощью ИИ

Современные технологии генномного редактирования имеют огромный потенциал для решения важных задач в сельском хозяйстве, биотехнологии и медицине. Однако, существующие методы, основанные на CRISPR, могут иметь ограничения при работе в различных средах, включая клетки человека. В данном контексте, искусственный интеллект представляет собой мощный инструмент, который позволяет создавать эффективные геномные редакторы, преодолевая эволюционные ограничения. Используя большие языковые модели, обученные на биологическом многообразии, нами продемонстрирован первый успешный прецизионный редактирование генома человека с помощью генного редактора, спроектированного с использованием ИИ. Эти инновации позволяют создать инструменты с оптимальными свойствами, превосходящими уже существующие методики, и ускоряют развитие генной терапии и других областей применения генномного редактирования.

Введение

Редактирование генома открывает перед нами возможности для решения важнейших проблем в различных областях, включая сельское хозяйство, биотехнологию и медицину. Все больше внимания уделяется использованию искусственного интеллекта для разработки эффективных геномных редакторов, способных преодолевать функциональные ограничения традиционных редакторов на основе CRISPR. Новый подход позволяет создавать инструменты, оптимизированные для конкретных задач, обогащая и расширяя возможности редактирования генома с высокой точностью и эффективностью. Представленный генномный редактор OpenCRISPR-1, созданный с применением AI, представляет собой инновационное достижение, способное принести значительный вклад в научные и коммерческие приложения на мировом уровне.

Обучение моделей ИИ на биологическом разнообразии

В нашей работе было продемонстрировано первое успешное прецизионное редактирование человеческого генома с использованием программуемого геномного редактора, созданного при помощи искусственного интеллекта. Для достижения этой цели мы скомпилировали набор данных из более чем миллиона оперонов CRISPR путем систематического анализа 26 терабаз собранных геномов и метагеномов. Наши модели продемонстрировали высокую эффективность, генерируя в 4.8 раза больше кластеров белков по сравнению с семействами CRISPR-Cas, обнаруженными в природе, и создавая индивидуальные последовательности одноруковой РНК для эффекторных белков, аналогичных Cas9. Некоторые из созданных генных редакторов показывают сравнимую или улучшенную активность и специфичность по сравнению с SpCas9, стандартным эффектором генного редактирования, находясь на расстоянии в 400 мутаций по последовательности. Наконец, мы показали, что генерируемый ИИ-редактор генов, обозначенный как OpenCRISPR-1, совместим с редактированием оснований. Мы публично предоставляем OpenCRISPR-1 для широкого, этичного использования в исследовательских и коммерческих приложениях.

Возможности моделей и разработка белков

Мы успешно показали потенциал и эффективность наших моделей, разработав и запустив программный геномный редактор, спроектированный с применением искусственного интеллекта. Путём анализа огромного объема данных о биологическом разнообразии мы смогли создать в 4,8 раза больше белковых кластеров среди семейств CRISPR-Cas, чем природа. Адаптировав последовательности однонаправленных РНК для белков-эффекторов, подобных Cas9, мы добились сравнимой или даже улучшенной активности и специфичности у некоторых созданных геномных редакторов по сравнению с прототипом SpCas9 – при этом отличающихся на 400 мутаций в последовательности. Наша искусственно-созданная версия геномного редактора, OpenCRISPR-1, не только совместима с базовым редактированием, но и предоставляется общественно для широкого, этичного использования в исследованиях и коммерческих целях.

Совместимость и открытое использование OpenCRISPR-1

Мы живем в захватывающей эпохе, когда искусственный интеллект вносит революционные изменения в область генной инженерии. Новый геномный редактор OpenCRISPR-1, созданный с помощью ИИ, открывает перед нами огромные возможности для эффективного редактирования генома и решения сложных задач в сельском хозяйстве, биотехнологии и медицине.

Этот инновационный редактор продемонстрировал свою великолепную совместимость с базовым редактированием, что расширяет его функциональные возможности и превращает его в универсальный инструмент для широкого круга исследовательских и коммерческих приложений. Выпущенный в открытый доступ, OpenCRISPR-1 призван стать инструментом, способствующим внедрению новейших технологий генной инженерии и обеспечивающим развитие отрасли в целом.

Открытый доступ к этому геномному редактору поможет ускорить и упростить доступ к передовым технологиям и способствует развитию коллективного знания в области генной инженерии. Мы уверены, что OpenCRISPR-1 станет мощным инструментом для научных исследований, способном изменить игру в области геномного редактирования.

Заключение

Работа, описанная выше, открывает новые горизонты в проектировании геномных редакторов с помощью ИИ. OpenCRISPR-1 стал ярким примером инновационного подхода, который может трансформировать способы редактирования генома, обеспечивая высокую точность и эффективность. Новая методология позволяет создавать геномные редакторы с улучшенными характеристиками по сравнению с традиционными методами, открывая перспективы для широкого использования в различных областях науки и технологий.