Pesquisadores desenvolvem um modelo de aprendizado profundo que pode prever a atividade alvo e não alvo de ferramentas CRISPR que podem ser usadas para desenvolver novas terapias baseadas em RNA.
CRISPR é uma tecnologia que pode ser usada para editar genes e, como tal, pode mudar o mundo. A essência do CRISPR é simples: é uma forma de encontrar um pedaço específico de DNA dentro de uma célula. Depois disso, o próximo passo na edição de genes com CRISPR é geralmente alterar esse pedaço de DNA. No entanto, o CRISPR também foi adaptado para fazer outras coisas, como ligar ou desligar genes sem alterar sua sequência.
O RNA é uma molécula que desempenha um papel fundamental na expressão dos genes e na regulação da atividade celular. O RNA também é o principal material genético de alguns vírus, como o SARS-CoV-2 e a gripe. Por isso, controlar o RNA pode ter aplicações importantes na biotecnologia e na medicina.
Uma das formas de controlar o RNA é usando ferramentas CRISPR, que são sistemas moleculares capazes de reconhecer e cortar sequências específicas de DNA ou RNA. As CRISPRs que miram o RNA podem ser usadas para editar, silenciar ou regular a expressão de genes de interesse.
No entanto, para que as CRISPRs sejam eficazes e seguras, é preciso garantir que elas atuem apenas no RNA alvo pretendido e não em outros RNAs que podem ter funções importantes para a célula. Além disso, é preciso evitar que as CRISPRs causem mutações indesejadas no RNA alvo, como inserções ou deleções de nucleotídeos.
Para resolver esse problema, pesquisadores da Universidade de Nova York, da Columbia Engineering e do New York Genome Center desenvolveram um modelo de inteligência artificial que pode prever a atividade alvo e não alvo de CRISPRs que miram o RNA. O modelo, chamado TIGER (Targeting Inference for Gene Expression Regulation), combina um modelo de aprendizado profundo com telas CRISPR para avaliar o desempenho de diferentes guias CRISPR em células humanas.
O TIGER pode prever não apenas a compatibilidade entre o guia CRISPR e o RNA alvo, mas também as mutações de inserção e deleção que podem ocorrer no RNA alvo. Essas mutações são importantes de serem consideradas, pois podem alterar a função ou a estabilidade do RNA.
Além disso, o TIGER pode ser usado para modular precisamente a dosagem gênica, ou seja, a quantidade de um gene específico que é expresso na célula. Isso pode ser feito usando guias CRISPR que têm incompatibilidades com o RNA alvo, o que resulta em uma inibição parcial da expressão gênica. Essa técnica pode ser útil para tratar doenças nas quais há muitas cópias de um gene ou uma expressão gênica aberrante, como síndrome de Down, esquizofrenia, doença de Charcot-Marie-Tooth ou câncer.
Os pesquisadores testaram o TIGER em diferentes cenários e demonstraram que ele é capaz de prever com precisão a atividade das CRISPRs que miram o RNA. Eles também mostraram que o TIGER pode ajudar a selecionar os melhores guias CRISPR para cada objetivo terapêutico ou experimental.
O estudo foi publicado na revista Nature Biotechnology e representa um avanço na área de biologia sintética e terapia gênica. Os pesquisadores esperam que as previsões do TIGER possam ajudar a evitar os efeitos colaterais indesejados das CRISPRs e estimular o desenvolvimento de uma nova geração de terapias baseadas em RNA.
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