Показать меню
28 дек 14:32Политика

Новая нейросеть сделает популярный метод редактирования генома более точным

Новая нейросеть сделает популярный метод редактирования генома более точным

Российские биоинформатики предложили новую архитектуру нейронной сети, которая способна предсказать, насколько точно выбрана РНК, нацеливающая на редактируемый ген РНК в популярном методе редактирования генома CRISPR/Cas. Результаты работы, выполненной при поддержке гранта Российского научного фонда, опубликованы в журнале Nucleic Acids Research. Кратко о них рассказала пресс-служба фонда.

В природе система CRISPR/Cas служит для защиты бактерий от вирусов. При заражении геном вируса оказывается внутри бактериальной клетки, но поскольку его последовательности отличаются от бактериального генома, Cas-белки распознают вирусный геном как чужеродный и разрезают его. Чтобы в дальнейшем бактерия могла быстрее среагировать на вирус, фрагменты ДНК вируса сохраняются в клетке — почти как база вирусных сигнатур в компьютерном антивирусе. Они передаются из поколения в поколение и используются Cas-белками для защиты от новых вторжений.

В 2011–2013 годах 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.

Ученые из Сколтеха под руководством Константина Северинова 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. Модели были обучены на разных наборах данных, содержащих десятки тысяч экспериментально подтвержденных гидовых РНК, с высокой точностью сработавших на клетках человека и других животных.

Алгоритм, предложенный учеными из Сколтеха, оценивает вероятности разрезания ДНК-мишеней в правильном месте для заданных гидовых РНК. На это можно ориентироваться при выборе инструмента редактирования в любой технологии, основанной на CRISPR/Cas. Ученые уже предложили заранее рассчитанный их нейросетью набор гидовых последовательностей РНК, позволяющих точно изменять гены 22-й хромосомы человека. Это стало возможным благодаря точности предсказания частоты разрезания и добавлению оценки погрешности, которую не предоставлял ни один ранее разработанный для решения такой задачи метод.

«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 и первый автор статьи.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Крепком – крупнейший магазин по продаже крепежных и такелажных изделий16:12Самые древние образцы заваренного чая датируются V веком до нашей эры15:16Своевременное лечение способно предотвратить аллергию на арахис у детей12:48Еще на одном спутнике Сатурна заподозрили наличие подледного океана14:32Устойчивые к антибиотикам бактерии признаны основной причиной смерти в мире12:16Ряд отечественных сортов картофеля оказался устойчив к опасному вредителю16:32Метизы оптом от компании Машкрепеж16:15Ученые впервые выяснили 3D-структуру Т-клеточного рецептора человека с фрагментом коронавируса12:48В галактике OJ 287 подтверждено существование двойной системы сверхмассивных черных дыр10:32Активные ядра галактик подсвечивают облака межзвездного газа на расстоянии в сотни световых лет14:48Две трети побочных эффектов вакцинации от коронавируса имеют психологическую природу12:32Древний христианский храм в Турции украшает мозаика с павлинами13:48Энтомолог выяснил, где останавливаются на отдых перелетные пчелы11:00Три гробницы с настенными росписями обнаружены в Китае16:00Во время космического полета у человека разрушается больше эритроцитов, чем обычно13:32Повышенное потребление оливкового масла снижает риск смерти от целого ряда болезней15:00Палеонтологи получили доказательство, что панголины жили в плейстоценовой Европе14:00Новый сорт лука не будет вызывать слезы при нарезке10:16