糖基化酶碱基编辑器的机器学习研究获进展
2022/3/2 中科院之声

     碱基编辑技术可实现精确的碱基转换，当前，有三类碱基编辑器被广泛应用，包括胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editor，CBE)、腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editor，ABE)、糖基化酶碱基编辑器(glycosylase base editor，GBE)。

     2020年，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员毕昌昊带领的合成生物技术研究团队与研究员张学礼带领的微生物代谢工程团队开发出GBE，可实现胞嘧啶到鸟嘌呤的碱基颠换，具有纠正3000多个已知致病单核苷酸变异(single nucleotide polymorphism，SNP)的潜力，这或为主要的遗传疾病如abca4相关性视网膜疾病和X-linked视网膜色素变性等提供治疗方案。

     为评估GBE在多个位点的编辑情况，提高其应用潜力，研究人员运用高通量细胞建模技术，在哺乳动物细胞中进行6400多个基因组靶点的GBE编辑，建立了人工智能AI机器学习模型。研究将收集到的数据用于AI训练，得到了预测碱基编辑效率和结果比例的模型。同时，研究基于获得的序列基序，设计出具有高编辑效率的GBE gRNA，且在293T和HeLa两种细胞中证实了GBE机器学习模型可近似预测任意给定GBE gRNA的编辑结果。此外，科研人员利用该模型预测人类疾病相关点突变的建模和校正的编辑结果，提出一系列具有高预测编辑效率的SNP，进一步为单碱基突变引起的疾病的治疗带来希望。该工作克服了GBE技术的序列依赖问题，显著提高其应用能力。

     相关研究成果发表在Journal of Genetics and Genomics上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、天津市合成生物技术创新能力提升行动、天津市自然科学基金项目的资助。

    

     GBE编辑结果的AI机器学习模型的构建思路

     来源：中国科学院天津工业生物技术研究所

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