עריכת גנים התאפשרה בינה מלאכותית עם 'OpenCRISPR-1'

מהפכת CRISPR

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) הוא כלי שהתגלה לאחרונה לעריכה גנטית. הוא מאפשר עריכת גנים מדויקת ומכוונת מאוד, ומגליו זכו ב פרס נובל לשנת 2020.

מקור: שותפים במעבדה

מערכת CRISPR הראשונית שהתגלתה הייתה CRISPR-Cas9, ומאז התגלו או נוצרו מערכות CRISPR רבות ששונו. אתה יכול לקרוא עוד על הפרטים הטכניים של CRISPR במאמר שלנו "מה זה CRISPR-Cas12a2? & למה זה משנה? "

CRISPR נמצא בחזית המהפכה הגנומית, כאשר הטיפולים הגנים הראשונים המשתמשים בו מקבלים אישור למחלות דם, משהו שחקרנו לעומק ב"כיצד חברות CRISPR מתמקדות באנמיה חרמשית".

מאז גילויו, מציאת כיצד למנף את CRISPR כדי לשנות גן ספציפי או רצף DNA הייתה משימה קפדנית, הדורשת מומחיות רבה ועבודה ידנית. אבל זה עשוי להשתנות, הודות לפיתוח מהיר של כלי AI.

AI + CRISPR

חוקרים מאוניברסיטת ברקלי חקרו שימוש ב-LLM (מודלים לשוניים גדולים) בשילוב עם טכנולוגיית CRISPR ופרסמו את ממצאיהם במאמר המדעי "עיצוב עורכי גנום פונקציונליים ביותר על ידי מידול יקום רצפי CRISPR-Cas".

ליתר דיוק, הם אספו מערך נתונים של מיליון אופרונים של CRISPR מ-1 טרה-בסיסים ששווים מאגרי מידע של גנומים (26 טריליון בסיסים גנטיים).

לאחר מכן, הם השתמשו ב-AI כדי ליצור מיליוני חלבונים מגוונים דמויי CRISPR שאינם קיימים באופן טבעי, כמו גם "רצפי RNA חד-מדריך לחלבוני אפקטור דמויי Cas9".

בבדיקת היעילות האמיתית של החלבונים ורצפי ה-RNA החדשים דמויי CRISPR, הם גילו שעורכי הגנים שנוצרו מראים פעילות וסגוליות דומות או משופרות ביחס ל-SpCas9.

למה זה משנה?

CRISPR-Cas9 נמצא בתחילה בחיידקים, המשתמשים בו כהגנה מפני וירוסים.

כתוצאה מכך, הכנסת CRISPR-Cas9 לתא אנושי יכולה להפוך את עריכת הגנים ליעילה פחות מאשר בתא חיידקי. הסיבה לכך היא שמערכות CRISPR המצויות באופן טבעי הן כולן חיידקיות ואינן מותאמות לתפקוד בתאים מורכבים יותר.

זה גם אומר שסביר להניח שמערכות אחרות דמויות CRISPR יכולות להיות מתוכננות כדי להשיג תוצאות יעילות יותר, מדויקות יותר או מהירות יותר מה-CRISPR-Cas9 המופיע באופן טבעי.

עם זאת, עד כה, החיפוש אחר מערכות דמויות CRISPR חדשות כאלה הוגבל למציאת CRISPR חיידקי חדש כמו Cas12 (מועדף על ידי Editas רפואה), ואנו מקווים שהם חזקים יותר מהראשון שהתגלה.

עם AI שמסוגל לייצר מיליוני רצפים אפשריים חדשים, זה פותח את האפשרות למצוא את מערכת CRISPR "המושלמת" לטיפול גנטי בבני אדם. ויכולה גם לאפשר לעצב מערכת CRISPR מותאמת לרקמות אנושיות ספציפיות, ולמיני בעלי חיים או צמחים גם כן.

זה גם יכול לפתוח את הדרך לסוגים חדשים של עריכת גנים שאינם מותרים ב-CRISPR-Cas9 הסטנדרטי, כמו עריכת בסיס, פריים או אפיגנום.

עריכת גנים Open-AI

לאחר שהדגימו את הפוטנציאל של עורך גנים שנוצר בינה מלאכותית, החוקרים החליטו לשחרר אותו לציבור.

בינה מלאכותית זו התואמת לעריכה בסיסית קיבלה את השם OpenCRISPR-1.

פתח את CRISPR-1 - מקור: שופע

מודל זה היה מקושר לסטארט-אפ מבוסס ברקלי Profluent, חברת עיצוב החלבון הראשונה בינה מלאכותית. הפיכת OpenCRISPR-1 לתוכנת קוד פתוח הייתה החלטה משותפת בין חוקרי ברקלי לבין פרופלואנט, בדחיפה לדמוקרטיזציה של הטכנולוגיה.

אתה יכול למצוא את הקבצים והתיעוד על OpenCRISPR-1 ב- GitHub. הוא חופשי לשימוש, לרבות לשימושים מסחריים, אך מצריך הסכם רישיון על מנת לפקח על השימוש בכלי בצורה בטוחה ואתית.

טיפולים מותאמים אישית מעוצבים בינה מלאכותית

הפוטנציאל של OpenCRISPR-1 הוא עצום לחלוטין, ובטווח הארוך עשוי לפתוח את הדרך לטיפולים גנים יעילים הרבה יותר.

במקום זאת, נוכל לדמיין שבשילוב עם העלות כעת מתחת ל-1,000 דולר של רצף גנום בודד, זה יכול לאפשר עריכת גנים מותאמת אישית. אז ניתן להתאים את מערכת CRISPR המשמשת לעריכת גנים בחולה בודד שֶׁלוֹ גנום ספציפי, במקום תבנית כללית המשמשת לכולם.

עם זאת, ייקח זמן לעשות זאת, כפי שהוכח בעשור שלקח לעבור מגילוי CRISPR לאישור הטיפולים הראשונים. עריכת גנים היא אף פעם לא מאמץ חסר סיכון, וה-FDA בהחלט יהיה זהיר וידרוש הרבה נתונים לפני שיאשר את השימוש במערכות עריכת גנים לא בדוקות בבני אדם.

חברות CRISPR

פרופלואנט אינה (עדיין?) חברה בורסאית, אך חברות רבות אחרות פעילות מאוד בפיתוח טכנולוגיית CRISPR למוצרים מסחריים.

1. טיפולי CRISPR

מה סטים טיפולי CRISPR מלבד צוות הכוכבים של המייסדים, זה כולל את ד"ר עמנואל שרפנטייה, שהמחקר המכובד שלה חשף את מנגנוני המפתח של טכנולוגיית CRISPR-Cas9, מה שהניח את הבסיס לשימוש ב-CRISPR-Cas9 ככלי רב תכליתי ומדויק לעריכת גנים. פרסים רבים זיכו את עבודתה, כולל פרס פריצת הדרך במדעי החיים.

CRISPR Therapeutics מפתחת פלטפורמה יעילה ורב-תכליתית לעריכת גנים CRISPR/Cas9 לטיפולים לטיפול בהמוגלובינופתיה, סרטן, סוכרת ומחלות אחרות.

הטיפול הראשון שהם התקדמו היה התמקדות במחלות הדם β-תלסמיה ומחלת תאי חרמש.

כעת הם אושרו תחת השם המסחרי של קאסגי ועבור שני היישומים. תוכנית ה-CAR-T האלוגנית הראשונה של החברה המכוונת לגידולים ממאירים של תאי B נמצאת גם היא בניסויים קליניים.

בעוד שתא חרמש היא מחלה עם שוק קטן שניתן לטעון, ברגע שהטכנולוגיה בשלה הם יכולים להתקדם למיקוד בוקטורי מחלות אחרים.

ההתקדמות בטכנולוגיית CRISPR כמו OpenCRISPR-1 יכולה להיות יתרון גדול עבור חברות עם מוצרים מאושרים כמו CRISPR Therapeutics ושותפתה קדקוד. עם מערכת חדשה משופרת של CRISPR, הם יוכלו לשדרג תוך כמה שנים את הטיפולים ב-β-תלסמיה ובמחלות חרמשיות. זה גם יחדש את ה-IP והפטנטים הקשורים, ויאפשר ל-Casgevy להיות מוצר רווחי לאורך זמן.

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

החברה מייצרת אורגניזמים לפי דרישה עבור יישומים ספציפיים. היא גיוונה את היישומים שלה באופן נרחב עם תוכניות מחקר ושותפויות רבות:

• קנבינואידים
• ייצור חיסוני mRNA ורפואת חומצות גרעין
• חלבוני מזון
• ייצור דשן ביולוגי בשיתוף עם באייר
• חיידקים ניתנים לתכנות למחלות מעיים
• תיקון ביולוגי של מיקרופלסטיק
• זיהוי ביולוגי ופתוגנים
• מיחזור פסולת ומזהמים

רבים מהשינויים הללו מסתמכים על CRISPR או טכנולוגיות עריכת גנים דומות, במיוחד הטיפולים שלה בתאי סרטן CAR-T.

על ידי מתן פלטפורמה מוכנה להנדסת תאים, Ginkgo הופכת לספקית שירותים מרכזית בתעשיית הביוטק, מעבר לתעשיית התרופות ולתוך חקלאות, ביולוגית ותהליכים כימיים תעשייתיים. זה מספק מומחיות ומהירות ויכול לעזור להפחית עלויות קבועות ואת כמות ההשקעה הדרושה לפרויקט מחקר.

זה בא לידי ביטוי במערך מגוון מאוד של לקוחות ושותפים שהיו לחברה במהלך השנים האחרונות.

מקור: חברת Gingko Bioworks

זוהי מניה אטרקטיבית עבור משקיעים המעוניינים להמר על טכנולוגיות עריכת גנים והנדסת תאים, אך לא יישום אחד במיוחד. זה גם בדרך כלל מעניין יותר עבור משקיעים ממוקדי צמיחה.

הופעת כלים חינמיים בקוד פתוח כמו OpenCRISPR-1 יכולה להיות דחיפה עצומה עבור חברות כמו Gingko, שמתמקדות יותר בפיתוח עשרות או מאות אורגניזמים ותאים מותאמים אישית מאשר דחיפה לגרסה ספציפית של CRISPR או טיפול אחד בפרט. . בדרך זו, הוא יכול לגשת במהירות ל-CRISPR ספציפית למין צמח או יעיל יותר על גנים קנבינואידים וכו'.