苏黎世大学领衔的研究团队开发出革命性的基因编辑方法,通过结合尖端基因工程与人工智能技术,显著提升了DNA编辑的精确度。这项发表在《自然·生物技术》的研究成果,为更准确的人类疾病建模和新一代基因疗法奠定了基础。
精准的DNA编辑(包括小点突变和完整基因整合)通过CRISPR/Cas技术在生物技术和基因治疗领域展现出巨大潜力。但确保基因剪刀不引发意外遗传变化、维持基因组完整性至关重要。
研究人员开发的Pythia工具通过人工智能预测细胞修复DNA断裂的方式。该团队设计了微小的DNA修复模板(分子胶),引导细胞进行精确的遗传修改。在人类细胞培养实验中,这种AI设计的模板实现了高精度基因编辑和整合,并在非洲爪蟾及活体小鼠中成功编辑脑细胞DNA。
"DNA修复遵循特定模式而非随机发生,Pythia正是利用这些规律。"首席作者Thomas Naert解释道,"通过机器学习模拟数百万次编辑结果,我们找到了最高效的基因修改策略。"该方法不仅能修改基因代码单个字母或整合外源基因,还可荧光标记特定蛋白质,直接观察其在健康与病变组织中的功能。
这项技术在所有细胞类型中均表现优异,包括大脑等无细胞分裂的器官。研究团队将Pythia命名为德尔福神谕女祭司,象征其预测基因编辑结果的能力,犹如气象学家用AI预测天气般精准。
"这种预测能力对于确保基因编辑安全可靠临床应用至关重要。"苏黎世大学解剖研究所Soeren Lienkamp教授指出,"Pythia实现了大规模AI预测与真实生物系统的结合,从培养细胞到完整动物模型的应用验证,标志着精准基因疗法的重要进展。"
这项突破为理解遗传疾病和开发更安全有效的基因疗法(特别是神经系统疾病)开辟了新可能。
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