Park Jeongbin 教授团队推出基于网页的个性化基因编辑错误预防技术

结合标准基因组信息并考虑个人基因组变异 提高分析准确度

能够剪除病变基因的“基因剪刀”技术,已成为医疗创新的象征。


但即便是这样精密的剪刀,如果“剪错了地方”也会成为问题,因为每个人的脱氧核糖核酸(DNA)并不相同。对某些人来说行之有效的治疗方法,可能会给另一些人带来意想不到的副作用。


在这种背景下,一本“完全匹配我自身基因的剪刀使用指南”由韩国本土研究团队开发完成。


釜山大学医生命融合工学部研究团队在19日表示,他们与江原大学Kim Haeran教授团队共同开发出了个人定制型基因剪刀误切预测工具“Variant-aware Cas-OFFinder”。

研究团队成员为 Park Jeongbin 教授、Abiyot Melkamu Mekonnen 博士研究生、Seong Kang 研究员。釜山大学提供

研究团队成员为 Park Jeongbin 教授、Abiyot Melkamu Mekonnen 博士研究生、Seong Kang 研究员。釜山大学提供

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这是一个能够反映个人全基因组信息、预测基因剪刀精确作用位点和危险位点的网页工具。


以“我的DNA”而非标准DNA为基准预测副作用

该工具的核心在于纳入“个人基因组变异”。既有技术是基于标准基因组来预测基因剪刀的作用位置,问题在于每个人的遗传信息都存在细微差异。正是这些差异,导致基因剪刀在意料之外的位置发生切割,即所谓“脱靶”(off-target)副作用。


研究团队将记录各个个体遗传差异的VCF(Variant Call Format,变异调用格式)文件用于分析。就像导航系统会反映实时交通信息一样,该工具会为“只属于我自己的DNA”绘制一张“地图”,提示基因剪刀需要特别留意的区域。


Park Jeongbin教授表示:“这一工具就是为基因剪刀打造的定制导航系统,将有望加速实现确保基因治疗安全性的精准医疗时代。”


在全球范围内进行的实际性能验证也颇为亮眼。研究团队不仅在人类样本上测试,还将该工具应用于辣椒品种。结果显示,不同个体或品种之间,存在各不相同的脱靶风险位点,也就是说成功识别出了以往工具无法捕捉的特有切割位点。


该工具目前支持的基因剪刀种类多达40种,可分析的生物物种更是多达557种。这意味着,它不仅适用于单纯的医疗技术,还可在作物改良和各类基因研究中得到广泛应用。


该工具以免费网络服务形式提供,无需登录,任何人都可以使用。


开启精准基因时代的“实用技术”

此次研究在实用性方面同样引人注目。主导工具开发的共同第一作者、博士课程学生Abiyot Melkamu Mekonnen与研究员Seong Kang(KAIST硕士课程)表示:“如果这项技术真的能帮助修正每一位个体的基因,对研究者而言将是莫大的欣慰和成就。”


此次成果得到了农村振兴厅、韩国研究财团和教育部的资助,并刊登在生命科学领域国际顶级权威期刊之一《Nucleic Acids Research》(《核酸研究》)5月8日刊。





本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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