Fonte: Le Scienze08 novembre 2018 Un nuovo metodo per modificare il DNA in modo prevedibile e correggere centinaia di mutazioni legate a gravi malattie genetiche sfrutta la tecnica CRISPR di editing genomico e algoritmi di apprendimento automatico. La precisione di questa strategia è però ancora troppo bassa per considerarla come opzione terapeuticadi Anna Meldolesi/CRISPeRManiageneticacomputer sciencePrendi un algoritmo in grado di imparare attraversol'apprendimento automatico (inDelphi).Fagli macinare una montagna di dati sperimentalisulla tecnologia più in voga nei laboratori di scienzedella vita (CRISPR). Scoprirai un nuovo modo permodificare il DNA in modo prevedibile e correggerecentinaia di mutazioni legate a gravi malattie genetiche.Lo ha fatto un gruppo di ricercatori di Harvard e delMassachusetts Institute of Technology, guidato daRichard Sherwood, ei risultati di questo lavoro sono stati pubblicati su "Nature".Per capire l'esperimento è utile ricordare comefunziona la tecnica CRISPR.Nella versione standard si usa un enzima capacedi tagliare il DNA (la nucleasi Cas9), equipaggiatocon una molecola guida di RNA che funziona dabussola, identificando le sequenze da reciderecon le forbici molecolari.Dopo che il DNA è stato tagliato, gli scienziati hannosostanzialmente due opzioni di base.Possono lasciar fare ai meccanismi naturali diriparazione della cellula, senza guidare la sceltadelle lettere da inserire per saldare la lesione.Oppure possono fornire uno stampo cheimpartisce istruzioni dettagliate.Nel primo caso il risultato più probabile è cheil gene, colpito e ricucito in modo casuale,smetta di funzionare.Nella ricerca di base, questo può essere utileper capire che funzione aveva una certasequenza prima di essere messa ko.In campo biomedico, inoltre, il knock-out puòservire per mettere a tacere un gene difettoso,evitando che continui a danneggiare l'organismo.E ora consideriamo il secondo caso, l'opzionein cui CRISPR ricuce seguendo un copioneprestabilito grazie alla presenza di uno stampo.Il risultato stavolta è una correzione mirata,che aggiusta la versione difettosa del genefacendolo funzionare a dovere.Peccato che la precisione di questo approccioabbia un prezzo in termini di efficienza,soprattutto nelle cellule che non sono attivamentein divisione.La novità emersa grazie all'ultimo studio è cheil metodo efficiente ma grossolano, quello deltaglia-e-cuci senza stampo, a ben vedere nonè poi tanto grossolano.Dunque, con qualche accortezza, potrebbeessere utilizzato non solo per spegnere maanche per aggiustare i geni difettosi.Sherwood e colleghi l'hanno scoperto indirizzandoCRISPR verso una varietà di siti bersaglio con2000 molecole guida e usando l'algoritmoinDelphi e l'approccio dell'apprendimentoautomatico (machine learning) per prevedereil risultato delle riparazioni nel genoma umano.Ne è venuto fuori che il 5-11 per cento dellemolecole guida può indurre una correzionesingola e predicibile in oltre il 50 per centodei casi.Anche senza fornire istruzioni dettagliatea CRISPR, dunque, la modificazione geneticapuò risultare mirata, anziché stocastica edeterogenea come si pensava.Per scegliere le sequenze adatte a questo tipodi correzione senza stampo(in gergo template-free editing) ci si può affidareancora una volta a inDelphi.I ricercatori hanno già messo alla prova l'idea,correggendo efficientemente in vitro circa 200mutazioni patogene legate a 3 malattie:sindrome di Hermansky-Pudlak, malattiadi Menkes e ipercolesterolemia familiare."La precisione che si raggiunge è ancoratroppo bassa per considerarla come un'opzioneterapeutica", commenta Anna Cereseto, che hasviluppato una variante della Cas9 ad alta fedeltàall'Università di Trento."Non credo che potrà sostituirsi alla ricombinazioneomologa con stampo, ma il nuovo approccio saràutile per la ricerca", conclude la biologa molecolare.(L'originale di questo articolo è stato pubblicato nel blog CRISPerMANIA il 7 novembre 2018. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)
CRISPR incontra l'intelligenza artificiale
Fonte: Le Scienze08 novembre 2018 Un nuovo metodo per modificare il DNA in modo prevedibile e correggere centinaia di mutazioni legate a gravi malattie genetiche sfrutta la tecnica CRISPR di editing genomico e algoritmi di apprendimento automatico. La precisione di questa strategia è però ancora troppo bassa per considerarla come opzione terapeuticadi Anna Meldolesi/CRISPeRManiageneticacomputer sciencePrendi un algoritmo in grado di imparare attraversol'apprendimento automatico (inDelphi).Fagli macinare una montagna di dati sperimentalisulla tecnologia più in voga nei laboratori di scienzedella vita (CRISPR). Scoprirai un nuovo modo permodificare il DNA in modo prevedibile e correggerecentinaia di mutazioni legate a gravi malattie genetiche.Lo ha fatto un gruppo di ricercatori di Harvard e delMassachusetts Institute of Technology, guidato daRichard Sherwood, ei risultati di questo lavoro sono stati pubblicati su "Nature".Per capire l'esperimento è utile ricordare comefunziona la tecnica CRISPR.Nella versione standard si usa un enzima capacedi tagliare il DNA (la nucleasi Cas9), equipaggiatocon una molecola guida di RNA che funziona dabussola, identificando le sequenze da reciderecon le forbici molecolari.Dopo che il DNA è stato tagliato, gli scienziati hannosostanzialmente due opzioni di base.Possono lasciar fare ai meccanismi naturali diriparazione della cellula, senza guidare la sceltadelle lettere da inserire per saldare la lesione.Oppure possono fornire uno stampo cheimpartisce istruzioni dettagliate.Nel primo caso il risultato più probabile è cheil gene, colpito e ricucito in modo casuale,smetta di funzionare.Nella ricerca di base, questo può essere utileper capire che funzione aveva una certasequenza prima di essere messa ko.In campo biomedico, inoltre, il knock-out puòservire per mettere a tacere un gene difettoso,evitando che continui a danneggiare l'organismo.E ora consideriamo il secondo caso, l'opzionein cui CRISPR ricuce seguendo un copioneprestabilito grazie alla presenza di uno stampo.Il risultato stavolta è una correzione mirata,che aggiusta la versione difettosa del genefacendolo funzionare a dovere.Peccato che la precisione di questo approccioabbia un prezzo in termini di efficienza,soprattutto nelle cellule che non sono attivamentein divisione.La novità emersa grazie all'ultimo studio è cheil metodo efficiente ma grossolano, quello deltaglia-e-cuci senza stampo, a ben vedere nonè poi tanto grossolano.Dunque, con qualche accortezza, potrebbeessere utilizzato non solo per spegnere maanche per aggiustare i geni difettosi.Sherwood e colleghi l'hanno scoperto indirizzandoCRISPR verso una varietà di siti bersaglio con2000 molecole guida e usando l'algoritmoinDelphi e l'approccio dell'apprendimentoautomatico (machine learning) per prevedereil risultato delle riparazioni nel genoma umano.Ne è venuto fuori che il 5-11 per cento dellemolecole guida può indurre una correzionesingola e predicibile in oltre il 50 per centodei casi.Anche senza fornire istruzioni dettagliatea CRISPR, dunque, la modificazione geneticapuò risultare mirata, anziché stocastica edeterogenea come si pensava.Per scegliere le sequenze adatte a questo tipodi correzione senza stampo(in gergo template-free editing) ci si può affidareancora una volta a inDelphi.I ricercatori hanno già messo alla prova l'idea,correggendo efficientemente in vitro circa 200mutazioni patogene legate a 3 malattie:sindrome di Hermansky-Pudlak, malattiadi Menkes e ipercolesterolemia familiare."La precisione che si raggiunge è ancoratroppo bassa per considerarla come un'opzioneterapeutica", commenta Anna Cereseto, che hasviluppato una variante della Cas9 ad alta fedeltàall'Università di Trento."Non credo che potrà sostituirsi alla ricombinazioneomologa con stampo, ma il nuovo approccio saràutile per la ricerca", conclude la biologa molecolare.(L'originale di questo articolo è stato pubblicato nel blog CRISPerMANIA il 7 novembre 2018. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)