Найден способ точнее редактировать ДНК
Его предложили российские ученые
Российские ученые предложили новую архитектуру нейронной сети, которая способна предсказать, насколько точно выбрана «нацеливающая» на редактируемый ген РНК. Этот подход позволит эффективнее изменять ДНК при помощи популярной методики CRISPR/CAS, а значит, поможет при создании новых подходов к получению генетически модифицированных организмов и разработке способов терапии тяжелых наследственных заболеваний.
В 2011–2013 году ученые из разных лабораторий мира (Д. Даудна, Э. Шарпентье, Ф. Джанг в США и В. Шикснис в Литве) независимо друг от друга смогли адаптировать систему CRISPR/Cas к изменению произвольных последовательностей ДНК в клетках человека и животных, сделав редактирование генома значительно проще и эффективнее. Ключевые элементы технологии — гидовая, или наводящая, РНК и белок Cas9, который разрезает ДНК в месте, соответствующем ее последовательности. Затем клетка «залечит» разрез, но изменения уже будут внесены. Однако наводящая РНК не всегда попадает в нужное место и может неверно направить «генетические ножницы» Cas9. Важно превратить технологию CRISPR/Cas в современный высокоточный инструмент, что особенно критично в случае медицинских вмешательств.
Ученые из Сколтеха применили глубокое обучение, гауссовские процессы и другие методы, чтобы решить проблему более точного выбора оптимальных наводящих РНК. Результатом стал набор нейросетей, которые представляют собой математические модели, реализованные в виде последовательных умножений матриц — больших наборов чисел со сложной внутренней структурой. Нейросеть способна к обучению благодаря наличию «памяти», определенным образом изменяемой каждый раз, когда система считает в режиме тренировки. Алгоритм оценивает вероятности разрезания ДНК-мишеней в правильном месте для заданных гидовых РНК.
«Результаты нашей работы могут быть применимы в любом приложении технологий, которые основаны на CRISPR/Cas, будь то терапия генетических заболеваний, агротехнологии, или эксперименты в фундаментальных научных исследованиях», — рассказывает аспирант Сколтеха Богдан Кириллов, один из создателей нового метода.
В целом разработанный российскими учеными метод упрощает проблему подбора правильного инструмента для высокоточного редактирования ДНК, а значит, экономит время и ресурсы. Редактирование ДНК в перспективе может помочь в разработке терапий некоторых наследственных болезней.
Использованы материалы пресс-службы РНФ
Материалы по теме: