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撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
基因编辑技术代表了一项突破性的科学进步,它能够精准修改生物体的遗传物质。这一创新技术在生物学、医学及农业等各个领域得到了广泛应用,为遗传疾病、癌症、心血管疾病、神经退行性疾病以及感染等复杂疾病提供了新策略。
最著名、最常用的基因编辑系统CRISPR-Cas9,改造自细菌/古菌的免疫防御系统,除了CRISPR-Cas9,基于CRISPR的表观编辑、先导编辑、碱基编辑的进步,进一步拓展了基因编辑技术的应用范围和潜力。
基于CRISPR-Cas的基因编辑系统在导入细胞后,向导RNA(gRNA)识别目标DNA序列,引导Cas酶切割目标DNA。在设计此类实验时,有许多考虑因素,包括选择合适的基因编辑系统,设计最佳gRNA序列和验证方法。这通常需要对基因编辑技术本身以及需要编辑的目标器官的相关生物学有深刻理解,还需要反复试验。
开发人工智能(AI)辅助计算工具来帮助基因编辑具有很大的前景,可以使这项技术更容易获得,并加速科学和治疗的发展。ChatGPT的强大能力,向我们展示了大语言模型(LLM)的巨大潜力,然而,通用型大语言模型往往缺乏特定的专业知识,难以解决生物学设计问题。
2024年4月26日,斯坦福大学丛乐团队与普林斯顿大学王梦迪团队合作,在预印本平台 bioRxiv 上发表了题为:CRISPR-GPT: An LLM Agent for Automated Design of Gene-Editing Experiments 的研究论文。
该研究开发了一种自动设计基因编辑实验的大语言模型智能体(LLM Agent)——CRISPR-GPT,这是一种通过添加基因编辑领域专业知识和外部工具来自动化和增强基于CRISPR的基因编辑实验设计过程的大语言模型智能体,包括CRISPR基因编辑、表观遗传编辑、先导编辑和碱基编辑。
CRISPR-GPT利用大语言模型的推理能力,简化了选择CRISPR系统、设计gRNA、推荐细胞递送方法、制定实验操作流程和设计验证实验以确认编辑结果的过程。从而帮助弥合不同领域生物学家甚至是初学者与CRISPR基因组编辑技术之间的差距,展示了大语言模型智能体在促进复杂生物发现任务方面的巨大潜力。
CRISPR系统选择:根据实验需求定制CRISPR系统选择
gRNA设计:基于Broad研究所的金标准gRNA库和CRISPick工具,优化gRNA序列以提高效率和特异性
递送方法选择:建议最有效的将CRISPR组分导入目标细胞的方法
预测脱靶效应:评估潜在的非预期编辑
推荐实验方案:概述针对实验目标的分步骤程序
验证方法推荐和引物设计:推荐验证编辑并帮助设计相关引物的方法
一种脱靶预测模式,用于深入分析预先设计的gRNA
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.25.591003v1
点在看,传递你的品味
https://mp.weixin.qq.com/s/ZfjhIXCidclbHOhjiCMbmw