Penyelidik yang diketuai oleh Universiti Zurich telah melancarkan kaedah baru yang memanfaatkan kecerdasan buatan untuk meningkatkan ketepatan penyuntingan gen. Inovasi ini berjanji untuk merevolusikan pemodelan penyakit dan membuka jalan untuk terapi gen yang lebih selamat dan berkesan.
Satu pasukan saintis dari Universiti Zurich (UZH), dengan kerjasama Universiti Ghent dan ETH Zurich, telah mencapai kejayaan yang ketara dalam dunia kejuruteraan genetik. Teknik inovatif mereka, yang menggabungkan kecerdasan buatan dengan teknologi CRISPR/Cas9, membawa ketepatan penyuntingan DNA ke tahap yang lebih tinggi.
Perkembangan ini, diterbitkan dalam jurnal Nature Biotechnology, bersedia untuk mengubah pemodelan penyakit manusia dan meletakkan asas yang kukuh untuk terapi gen generasi akan datang.
Pada masa ini, teknologi CRISPR/Cas menunjukkan potensi besar untuk aplikasi dalam bioteknologi dan terapi gen kerana keupayaannya untuk membuat suntingan yang tepat dan disasarkan pada DNA. Walau bagaimanapun, memastikan bahawa "gunting gen" ini tidak menyebabkan mutasi genetik yang tidak diingini adalah penting untuk mengekalkan integriti genomik dan mencegah kesan sampingan yang buruk.
Kaedah yang baru dibangunkan, yang diterajui oleh pengarang utama Thomas Naert, yang berada di UZH pada masa itu dan kini merupakan penyelidik pasca doktoral di Universiti Ghent, menggunakan alat yang dipanggil "Pythia." Sistem dipacu AI ini meramalkan cara sel akan membaiki DNA mereka selepas pengeditan gen, sekali gus membolehkan campur tangan yang lebih tepat.
"Pasukan kami membangunkan templat pembaikan DNA kecil, yang bertindak seperti gam molekul dan membimbing sel untuk membuat perubahan genetik yang tepat," kata Naert dalam satu kenyataan berita.
Templat rekaan AI ini telah diuji dalam budaya sel manusia, di mana ia menghasilkan suntingan dan penyepaduan gen yang sangat tepat.
Para penyelidik juga mengesahkan pendekatan dalam organisma lain, termasuk organisma model Xenopus, katak tropika kecil yang digunakan secara meluas dalam penyelidikan bioperubatan, dan dalam tikus hidup, di mana mereka berjaya menyunting DNA dalam sel otak.
"Pembaikan DNA mengikut corak; ia bukan rawak. Dan Pythia menggunakan corak ini untuk kelebihan kami," tambah Naert.
Kaedah CRISPR tradisional bergantung pada mekanisme pembaikan semula jadi sel, yang kadangkala boleh membawa kepada perubahan genetik yang tidak diingini. Dengan memanfaatkan pembelajaran mesin, para penyelidik mensimulasikan berjuta-juta hasil penyuntingan yang berpotensi untuk menentukan cara paling berkesan untuk membuat perubahan genetik tertentu.
Selain menyunting genom, kaedah ini juga membolehkan pelabelan pendarfluor bagi protein tertentu.
"Itu sangat kuat," tambah Naert, "kerana ia membolehkan kita memerhatikan secara langsung apa yang dilakukan oleh protein individu dalam tisu yang sihat dan berpenyakit."
Fleksibiliti ini meluas ke semua jenis sel, walaupun dalam organ yang tidak membahagi seperti otak.
Pythia sesuai dinamakan sempena pendeta besar peramal di Kuil Apollo di Delphi, yang terkenal dengan keupayaan kenabiannya. Dalam nada yang sama, alat baharu ini membolehkan penyelidik meramalkan hasil penyuntingan gen dengan ketepatan yang luar biasa.
"Sama seperti ahli meteorologi menggunakan AI untuk meramal cuaca, kami menggunakannya untuk meramalkan cara sel akan bertindak balas terhadap campur tangan genetik. Kuasa ramalan semacam itu penting jika kita mahu penyuntingan gen selamat, boleh dipercayai dan berguna secara klinikal," tambah pengarang kanan Soeren Lienkamp, seorang profesor di UZH dan ETH Zurich.
"Apa yang paling menggembirakan kami bukan sahaja teknologi itu sendiri, tetapi juga kemungkinan yang dibukanya. Pythia menyatukan ramalan AI berskala besar dengan sistem biologi sebenar. Daripada sel yang dikultur hingga ke seluruh haiwan, gelung ketat antara pemodelan dan titik percubaan ini menjadi semakin berguna, contohnya dalam terapi gen yang tepat, "tambah Lienkamp.
Implikasi kerja ini adalah mendalam, bermula daripada pemahaman yang lebih mendalam tentang penyakit genetik kepada pembangunan terapi gen untuk keadaan neurologi dan penyakit lain. Dengan keselamatan dan keberkesanan yang dipertingkatkan, kaedah penyuntingan gen termaju ini memberikan impak yang ketara dalam bidang penyelidikan bioperubatan dan perubatan terapeutik.
sumber: University of Zurich