英國《自然》雜志8日在線發(fā)表了一項(xiàng)人工智能及生物技術(shù)研究：科學(xué)家報(bào)告了一種方法，可通過機(jī)器學(xué)習(xí)對致病基因變異實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)且可預(yù)測的編輯。這項(xiàng)成果為研究遺傳疾病，開發(fā)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)，但目前認(rèn)為，保證這項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)確性尤其重要。

CRISPR-Cas9基因組編輯常用DNA“模板”來確保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，美國布列根和婦女醫(yī)院及哈佛醫(yī)學(xué)院科學(xué)家理查德·舒爾伍德及同事，發(fā)明了一種用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測基因組修復(fù)結(jié)果的方法，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的無模板Cas9編輯。研究團(tuán)隊(duì)用一個(gè)含有近2000對Cas9向?qū)NA（gRNA）和人體DNA靶點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫，訓(xùn)練了一個(gè)名為inDelphi的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

經(jīng)該模型識別，5%—11%靶向人體基因組的Cas9向?qū)NA能在超過50%的情況下（被稱為“精準(zhǔn)-50”）產(chǎn)生單一且可預(yù)測的修復(fù)結(jié)果。inDelphi還能利用無模板Cas9編輯識別并預(yù)測出合適的致病基因變異靶標(biāo)，包括一些曾被認(rèn)為無法用該方法找到的靶標(biāo)。

最后，研究團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)證明，人體細(xì)胞中與赫曼斯基—普德拉克綜合征（HPS、白化病綜合征的一種）、Menkes?。ㄓ址Q毛發(fā)灰質(zhì)營養(yǎng)不良）以及家族性高膽固醇血癥這三種疾病有關(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)。

研究人員表示，這一結(jié)果建立了一種實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、無模板基因組編輯的方法。

總編輯圈點(diǎn)

我們可以把CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)看作是一種納米級的“工具包”，它最好能按照我們的需要，在特定位置上對DNA進(jìn)行剪切修改。但實(shí)際操作時(shí)，這家伙卻可能會(huì)出現(xiàn)意外——在錯(cuò)誤的基因上動(dòng)手腳——也就是產(chǎn)生“脫靶效應(yīng)”，進(jìn)而帶來一些嚴(yán)重后果。現(xiàn)在研究人員開發(fā)出這套機(jī)器學(xué)習(xí)算法，不僅能提高該技術(shù)的基因組編輯效率與特異性，還將讓技術(shù)更加準(zhǔn)確，最大限度降低風(fēng)險(xiǎn)。（記者 張夢然）

原標(biāo)題：機(jī)器學(xué)習(xí)可預(yù)測基因組修復(fù)結(jié)果