微软智能医疗新突破,遏制基因突变还防癌!

本文由人工智能观察编译

译者:Sandy

毫无疑问,CRISPR基因编辑技术是近年来生物学领域最为火热的技术之一,科学家们尝试使用这项技术进行疾病治疗,比如缓解过敏反应。2015年,它曾被《科学》杂志评为“年度科学突破”,相关应用也曾入选2014与2016年的《麻省理工科技评论》“年度十大科技突破”。人们相信,一个属于CRISPR的时代已经来临。

在讲述微软如何利用AI技术让CRISPR变得更加准确之前,小智君先为大家介绍一下CRISPR-Cas9基因编辑技术的原理。

这套系统由两个关键成员组成——负责识别基因组中特定序列的“向导RNA”(sgRNA),以及负责剪切的Cas9蛋白。理论上说,通过更改向导RNA的序列,这套CRISPR-Cas9系统能够定位到基因组的任意一个位置,实行剪切与编辑。

然而,基因组中过于接近的序列(高同源性)并不少见,一旦充当向导的RNA“看走了眼”,就会把Cas9蛋白带到预料外的地方进行剪切与编辑,带来潜在的风险。这一现象也被称为“脱靶效应”。

简单点说,就是通过CRISPR基因编辑技术,我们可以编辑某些疾病的遗传密码。但是,脱靶效应却阻碍了我们将这一行为变为现实。现在,微软希望利用人工智能来解决这一问题。

一直以来,CRISPR的准确性受到了广泛好评,因为与早期基因技术相比,它可以精确地瞄准并改变遗传密码的一小部分。不过,有时候这项技术也不像我们所希望的那么准确。虽然,这种情况的发生时有不同,但是,这些不同的变化可能会在不经意间导致新的健康问题,比如癌症。

自从脱靶效应被发现以来,科学家们就一直在研究微调CRISPR技术的方法,希望可以减少这种意外的发生。如今,微软认为,AI技术可能是改善这一问题的一种方式。通过与来自麻省理工学院,哈佛大学,UCLS以及美国各地的研究机构的计算机科学家和生物学家合作,微软研发出了一个名为Elevation的新工具,它可以在用CRISPR编辑基因时预测脱靶效应。

其工作原理如下:如果科学家打算改变一个特定的基因,就需要把这一基因的名字输入到Elevation中。在第一段,小智君也提到了CRISPR系统的两个组成部分,一个是进行切割的蛋白质,一个是合成的向导RNA,用于匹配它们想要编辑的基因中的DNA序列。不同的向导RNA可能会导致不同的脱靶效应。这时,Elevation就会提供一项反馈,说明不同的脱靶效应对目标基因产生的影响。

这个平台的基础,主要是微软的研究数据以及关于不同的基因目标和向导是如何相互作用的公开数据。现在,这个工具可以供研究人员免费使用。它与微软在2016年发布的名为 Azimuth的工具配合工作。

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