هوش مصنوعی ممکن است کلید فناوری قیچی DNA دقیق تر و دقیق تر را نگه دارد

هوش مصنوعی ممکن است کلید درمان های ژن درمانی دقیق تر و موثرتر باشد. یک مطالعه جدید از دانشگاه آرهوس نشان داده است که استفاده از پیش‌بینی‌های هوش مصنوعی ساختارهای پروتئینی، فناوری قیچی DNA CRISPR را با دقیق‌تر کردن برش‌ها در DNA بیمار افزایش می‌دهد. این کشف ممکن است منجر به درمان های کارآمدتر شود.

هنگامی که مشکلی در DNA ما رخ می دهد، ممکن است منجر به اختلالات ژنتیکی یا ایجاد بیماری هایی مانند سرطان، دیستروفی عضلانی و بیماری هانتینگتون شود. اما اختراع فناوری ویرایش ژن مانند CRISPR-Cas9 که مانند یک جفت قیچی مولکولی عمل می کند و از قطعه خاصی از DNA در ژنوم ما استفاده می شود، ثابت کرده است که یک تغییر بالقوه بازی در درمان و پیشگیری از این بیماری ها است. . و اکنون دانشمندان دانشگاه آرهوس ممکن است راهی برای تیز کردن قیچی DNA با استفاده از هوش مصنوعی (AI) پیدا کرده باشند. پروفسور یونگلون لو از گروه زیست پزشکی دانشگاه آرهوس، دانشمند ارشد این مطالعه، توضیح می‌دهد که یک قیچی کوچک‌تر و دقیق‌تر ممکن است به درمان‌های بهتری برای بیماران مبتلا به اختلالات ژنتیکی منجر شود:

“CRISPR یک فناوری خارق العاده است، اما چیزی که می بینیم این است که گاهی اوقات نقص های کوچکی در برش ها وجود دارد که منجر به تغییرات کوچک و ناخواسته در توالی DNA می شود. با توسعه ابزار کوچکتر و دقیق تر به نام ویرایش پایه، دانشمندان در حال نزدیک تر شدن به قادر به تصحیح اشتباهات ژنتیکی که باعث بیماری می شوند و به طور بالقوه گزینه های درمانی بهتر و شاید حتی درمان اختلالات ژنتیکی مختلف را ایجاد می کنند.”

هوش مصنوعی منجر به کشف ابزار دقیق تری برای ویرایش ژن شد

پروتئین ها عملکرد خود را در یک ساختار سه بعدی (3D) انجام می دهند. دانشمندان مستقر در آرهوس از هوش مصنوعی (AI) که در این مورد به نام AlphaFold2 نامیده می شود، برای پیش بینی ساختار پروتئین سه بعدی و کشف صدها پروتئین شبه دآمیناز، که گروهی از آنزیم ها قادر به اصلاح بلوک های ساختمانی هستند، به نام نوکلئوتیدها استفاده کردند. در DNA

پروفسور یونگلون لو می‌گوید که اغلب پروتئین‌های شبه دآمیناز در شکل دقیق‌تری از تکنیک ویرایش ژن به نام ویرایش پایه استفاده می‌شوند، که این همان چیزی است که محققان به طور خاص در این پروژه روی آن تمرکز کردند.

“ویرایش پایه ساده شده را می توان به عنوان راهی برای رفع اشتباهات املایی در کد ژنتیکی توضیح داد. DNA ما از چهار بلوک ساختمانی به نام نوکلئوتید تشکیل شده است و گاهی اوقات ممکن است یک نوکلئوتید نادرست وجود داشته باشد که باعث بیماری ژنتیکی می شود. اهداف ویرایش پایه است. برای اصلاح این اشتباهات خاص با تغییر نوکلئوتید اشتباه به نوکلئوتید صحیح.”

با یافتن و مهندسی نسخه کوچکتر پروتئین دآمیناز، دانشمندان اکنون ابزار ویرایش ژن دقیق و قدرتمندتری دارند.

این نشان دهنده یک پیشرفت در زمینه مهندسی پروتئین است و فرصت های جدیدی را برای طراحی و دستکاری پروتئین ها برای کاربردهای مختلف باز می کند.”

یونگلون لو، استاد گروه زیست پزشکی، دانشگاه آرهوس

همچنین می تواند منجر به محصولات قوی تر شود

پیشرفت در مهندسی پروتئین همچنین ممکن است برای کشاورزان در پرداختن به چالش هایی که با آن روبرو هستند مفید باشد. محصولات زراعی می توانند در برابر بیماری ها، آفات و سایر شرایط محیطی آسیب پذیر باشند و کشاورزان به طور مداوم در تلاش هستند تا راه هایی برای محافظت از آنها در برابر برخی از این عوامل بیابند. پروفسور یونگلون لو توضیح می‌دهد که کشف جدید می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر بخش کشاورزی داشته باشد:

“در این مطالعه ما همچنین برای اولین بار به ویرایش پایه کارآمد در دانه های سویا دست یافتیم. این امکان را برای اصلاح ژنتیکی و بهبود محصول در گیاهان سویا باز می کند، که در صورت موفقیت، می تواند با افزایش بیشتر گیاهان تاثیر زیادی بر بخش کشاورزی داشته باشد. انعطاف پذیر و قوی تر.”

پروفسور یونگلون لو می گوید و ممکن است چیزهای بیشتری برای کشف وجود داشته باشد.

“رویکرد پیش‌بینی ساختار پروتئین مبتنی بر هوش مصنوعی ما را می‌توان برای کشف و مهندسی پروتئین‌های دیگر برای ویرایش دقیق ژنوم گسترش داد. با اعمال این استراتژی برای خانواده‌های پروتئینی مختلف یا اهداف خاص، محققان می‌توانند خواص و عملکردهای جدیدی را کشف کنند که می‌توانند در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرند. مانند پزشکی، کشاورزی و بیوتکنولوژی.

پروفسور یونگلون لو و تیمش اکنون امیدوارند که با مطالعات بعدی متمرکز بر ارزیابی عملکرد اکتشاف خود در مدل‌های مختلف بیماری و سلول‌های انسانی، این تحقیقات را ادامه دهند. امید این است که پتانسیل آن برای اصلاح جهش های بیماری زا و پیشرفت پزشکی دقیق مشخص شود.