In een baanbrekende poging om de CRISPR Cas9-tools voor genoombewerking te optimaliseren, hebben wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hebben benut de kracht van de kwantumbiologie, kunstmatige intelligentie (AI) en bio-engineering. Hun focus lag op het verbeteren van de prestaties van CRISPR op microben, die het potentieel hebben voor de productie van hernieuwbare brandstoffen en chemicaliën.
CRISPR Cas9, een gerenommeerd bio-engineeringinstrument, is doorgaans minder efficiënt geweest bij toepassing op microben vanwege de afhankelijkheid van modellen die zijn opgebouwd uit beperkte soortgegevens. “Er zijn veel CRISPR-tools ontwikkeld voor zoogdiercellen, fruitvliegjes of andere modelsoorten. Weinigen zijn gericht op microben waarvan de chromosomale structuren en afmetingen heel verschillend zijn”, zegt Carrie Eckert, leider van de synthetische biologiegroep bij ORNL. Deze observatie leidde ertoe dat het team op zoek ging naar een dieper begrip van cellulaire processen op kwantumniveau om het ontwerp van gids-RNA te verbeteren, wat leidde tot verdere vooruitgang in de kwantumbiologie.
De ORNL-wetenschappers ontwikkelden een verklaarbaar AI-model, een iteratief willekeurig bos genaamd, dat werd getraind op een enorme dataset van gidsen. RNA's gericht op kwantumchemische eigenschappen. Dit model is een belangrijke stap voorwaarts gebleken en heeft cruciale nucleotidekenmerken geïdentificeerd om de selectie van effectieve gids-RNA's voor CRISPR-technologie te verbeteren. “Het model heeft ons geholpen aanwijzingen te vinden over de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de efficiëntie van onze gids-RNA’s”, zegt computersysteembioloog Erica Prates.
Dit onderzoek, dat zich uitstrekt tot buiten de microbiële wereld, heeft veelbelovende implicaties voor de ontwikkeling van geneesmiddelen en andere gebieden waar CRISPR-technologie zou kunnen worden toegepast. “Dit artikel heeft zelfs implicaties op menselijke schaal,” zei Eckert, waarbij hij het belang benadrukte van nauwkeurige modellen voor het targeten van specifieke genomische regio’s.
Door de kwantumbiologie in hun modellen te integreren, heeft het ORNL-team een nieuwe grens geopend voor CRISPR Cas9-verbeteringen bij verschillende soorten. Hun werk draagt bij aan een breder begrip van functionele genomica, koppelt genen aan fysieke eigenschappen en stimuleert de efficiëntie van genoombewerkingstools. “Met dit onderzoek verbeteren we onze voorspellingen van gids-RNA aanzienlijk,” concludeerde Eckert, waarmee hij de ambitie onderstreepte om deze hulpmiddelen te verfijnen voor precisie en snelheid in wetenschappelijk onderzoek.
Kenna Hughes-Castleberry is stafschrijver bij Inside Quantum Technology en Science Communicator bij JILA (een partnerschap tussen de University of Colorado Boulder en NIST). Haar schrijfstijlen omvatten deep tech, quantum computing en AI. Haar werk is te zien in Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica en meer.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/scientists-leverage-ai-and-quantum-biology-to-improve-genome-editing-tool/
