Virtual Lab na Inspirado ng CRISPRi na “CREME”, Nakatakdang Bawasan ang Hadlang para sa Malalaking Tagumpay

Ang Rebolusyon ng CRISPR

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ay isang kamakailang natuklasang kasangkapan para sa pag-edit ng genetiko. Pinapayagan nito ang napaka‑tumpak at nakatutok na pag-edit ng gene, at ang mga tagapagtuklas nito ay nanalo ng 2020 Nobel Prize, isang kwentong aming sinuri sa “Pamumuhunan sa mga Tagumpay ng Nobel Prize – CRISPR para sa Tumpak na Genetic Engineering”.

Pinagmulan: Lab Associates

Ang unang sistemang CRISPR na natuklasan ay CRISPR-Cas9, at maraming binagong CRISPR system ang natuklasan o nilikha mula noon. Maaari mong basahin ang higit pang detalye tungkol sa teknikal na aspeto ng CRISPR sa aming artikulo “Ano ang CRISPR-Cas12a2? & Bakit Ito Mahalaga?”

Ang CRISPR ay nasa unahan ng rebolusyong genomiko, kung saan ang mga unang gene therapy na gumagamit nito ay naaprubahan na para sa mga sakit sa dugo, isang paksa na aming sinuri nang malalim sa “Mga Gene Therapy para sa Sakit na Sickle Cell na Inaprubahan ng FDA na Nagpapakita ng Potensyal ng mga Teknolohiyang CRISPR/Cas9”.

Mula nang ito ay matuklasan, ang paghahanap kung paano gamitin ang CRISPR upang baguhin ang isang tiyak na gene o DNA sequence ay naging isang napakahirap na gawain, na nangangailangan ng maraming kaalaman at manu‑manong trabaho. Ngunit maaaring magbago ito, salamat sa mabilis na pag‑unlad ng mga AI tool.

CRISPR & AI

Ang unang hakbang sa pagsasama ng AI sa teknolohiyang CRISPR ay ginawa ilang buwan na ang nakalipas, gamit ang “OpenCRISPR-1”, isang open‑source na AI na ginawa upang magdisenyo ng pasadyang CRISPR system para sa mga tiyak na sitwasyon (sundan ang link para sa aming kaugnay na artikulo).

Ngayon, isang bagong hakbang ang nagaganap gamit ang CREME (Cis‑Regulatory Element Model Explanations). Ang CREME ay kayang mag‑browse nang in‑silico sa libu‑libo, o daan‑daang libong posibleng mutasyon at tasahin ang kanilang therapeutic potential.

Ang pananaliksik na ito ay isinagawa sa Simons Center for Quantitative Biology, Cold Spring Harbor Laboratory, New York nina Shushan Toneyan & Peter K. Koo, at inilathala sa Nature Genetics sa pamagat na “Interpreting cis‑regulatory interactions from large‑scale deep neural networks”.

Peter Koo – Pinagmulan: CSHL

Pagpapalawak ng CRISPRi

Ang ginagawa ng CREME AI system ay isang virtual na bersyon ng CRISPi, o CRISPR interference.

Ang CRISPRi ay isang pamamaraan upang pababain ang mga tiyak na gene ayon sa pangangailangan gamit ang teknolohiyang CRISPR, sa pamamagitan ng paggamit nito upang lumikha ng katulad ng mga pamamaraan ng RNAi (RNA interference).

Sa teorya, ang CRISPRi ay maaaring magbigay ng napakahalagang pananaw sa mga tungkulin ng gene at ang kanilang koneksyon sa cellular signaling, metabolic pathway, hormone & immune system responses, atbp.

Sa praktika, ang CRISPRi ay magastos at kumakain ng oras, na naglilimita sa mga totoong aplikasyon nito. Kaya dito nagmula ang ideya na unang i‑simulate ang CRISPRi gamit ang AI, bago magpasya kung alin ang karapat‑dapat tuklasin.

Pinapayagan ng CREME ang mga siyentipiko na gumawa ng katulad na pagbabago sa isang virtual na genome at hinuhulaan ang kanilang epekto sa aktibidad ng gene. Sa ibang salita, halos katulad ito ng AI na bersyon ng CRISPRi.

“Sa katotohanan, ang CRISPRi ay napakahirap isagawa sa laboratoryo. At limitado ka sa bilang ng mga perturbation at sa saklaw.

Ngunit dahil ginagawa namin ang lahat ng aming perturbation [virtually], maaari naming itulak ang mga hangganan. At ang saklaw ng mga eksperimento na aming isinagawa ay walang kapantay—daan‑daan libong perturbation experiments.”

Peter Koo – Assistant Professor sa Cold Spring Harbor Laboratory.

Pag‑unawa sa Genome sa Malawak na Sukatan

Mayroong hindi bababa sa milyong‑milyong mutasyon na maaaring maging kawili‑wili sa pananaliksik sa genetika at genomics. Kaya ito ay halos katulad ng paghahanap ng karayom sa dayami.

At sa kabila ng pag‑unlad sa genome sequencing, multiomics, at lab automation, ang pagsubok ng mga potensyal na ideya isa‑isa ay patuloy na napaka‑matagal.

Sa halip, ginagawang libu‑libong virtual na eksperimento ng CREME ang prosesong ito sa isang pag‑click ng pindutan. Maaari itong magamit upang simulan ang pagtukoy at pag‑unawa sa mga pangunahing rehiyon ng genome.

Synergy ng mga AI

Isang lumalawak na trend sa paggamit ng AI para sa pangunahing pananaliksik ay ang pagsasamantala ng ilang ultra‑specialized na AI sa isang proyekto.

Ito ay dahil ang bawat AI ay karaniwang dinisenyo para sa isang tiyak na gawain lamang. Ang output ng isang AI ay maaaring maging input ng isa pang AI, para sa karagdagang pananaw sa napakabilis na bilis.

Sa pananaliksik na ito, pinagsama nila ang CREME sa isa pang AI tool, ang Enformer, isang Google AI na kayang hulaan kung paano nakakaapekto ang DNA sequence sa gene expression.

Ang kombinasyon ng dalawang AI ay nagbigay‑daan sa koponan ni Peter Koo na matuklasan ang serye ng mga genetic rule na natutunan ng Enformer habang sinusuri ang genome.

Ito ay isang mahalagang tuklas, dahil sa praktika, maraming AI ay medyo isang “black box” na walang malinaw na indikasyon kung paano nakakarating ang deep learning neural network sa kanilang konklusyon.

Maaari rin itong makatulong na gawing mas tumpak ang mga teknik na RNAi at CRISPRi:

“Ang pag‑unawa sa mga patakaran ng gene regulation ay nagbibigay sa iyo ng mas maraming opsyon para i‑tune ang antas ng gene expression sa tumpak at predictable na paraan,”

Peter Koo – Assistant Professor sa Cold Spring Harbor Laboratory.

Sa pangkalahatan, ang mga bagong AI tool na ito ay malamang maghatid ng mga bagong therapeutic target at mag‑ambag sa mas malawak na pag‑unawa kung paano gumagana ang genome.

Walang Kailangan na Laboratoryo?

Isa pang epekto ng mga digital na tool na ito ay maaari nilang bigyan ng pagkakataon ang mga mananaliksik na walang access sa mga pasilidad para sa advanced na genetic labs na mag‑ambag sa mga bagong natuklasan.

Hindi lahat ng pinakamahuhusay na isipan sa biology at medisina ay kinakailangang may access sa milyong dolyar na budget at mga de‑kalidad na laboratoryo. Alam din natin mula sa kasaysayan ng agham na kung minsan, ang pinaka‑transformative na mga ideya ay nagmumula sa labas ng mainstream na pananaliksik.

Kaya hindi lamang ang mga AI tool tulad ng CREME ang makakatulong sa mga mananaliksik na kasalukuyang gumagamit ng CRISPR at iba pang genomic transformation tool, kundi maaari rin nitong bigyan ng kapangyarihan ang ibang siyentipiko na may mga bagong ideya, lalo na sa mga non‑Western na institusyong pananaliksik na maaaring kulang sa pondo.

Halimbawa, maaari nating makita ang mas malawak na paggamit ng CRISPR at CRISPRi para sa agrikultura o synthetic biology.

Pamumuhunan sa CRISPR

Sa pag‑apruba ng unang gene therapy na gumagamit ng CRISPR, ang pokus ng pamumuhunan sa CRISPR ay nasa mga rare disease at gene therapy.

Ngunit ang teknolohiya ay mas maraming gamit kaysa iyan, na may potensyal sa cancer therapy, metabolic diseases, pagtanda, agrikultura, synthetic biology, atbp.

Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang CRISPR sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa USA, Canada, Australia, UK, at marami pang ibang bansa.

Kung hindi ka lamang interesado sa mga kumpanyang CRISPR, maaari ka ring sumilip sa mga biotech ETF tulad ng WisdomTree BioRevolution UCITS ETF (WBIO) (WT ), VanEck Biotech ETF (BBH), o First Trust NYSE Arca Biotechnology Index Fund (FBT)  na magbibigay ng mas diversified na exposure upang makinabang sa lumalaking biotech economy.

O tingnan ang aming artikulo tungkol sa “Top 5 na Kumpanya ng CRISPR na Pwedeng Pag‑invest‑an”.

Mga Kumpanya ng CRISPR

1. CRISPR Therapeutics

Ang nagpapatingkad sa CRISPR Therapeutics (CRSP ) ay ang all‑star na koponan ng mga tagapagtatag, kabilang si Dr. Emmanuelle Charpentier na ang mahalagang pananaliksik ay nagbunyag ng mga pangunahing mekanismo ng teknolohiyang CRISPR‑Cas9, na naglatag ng pundasyon para sa paggamit ng CRISPR‑Cas9 bilang isang versatile at tumpak na kasangkapan sa pag‑edit ng gene. Maraming parangal ang kinilala ang kanyang gawain, kabilang ang Breakthrough Prize in Life Science.

Ang CRISPR Therapeutics ay nagde‑develop ng isang epektibo at versatile na CRISPR/Cas9 gene‑editing platform para sa mga therapy na maggagamot ng hemoglobinopathies, kanser, diyabetis, at iba pang sakit.

Ang unang therapy na kanilang pinapaunlad ay nakatuon sa mga sakit sa dugo na β‑thalassemia at sickle cell disease.

Ngayon ay naaprubahan na ito sa komersyal na pangalang Casgevy para sa parehong aplikasyon. Ang unang allogeneic CAR‑T program ng kumpanya na nakatuon sa B‑cell malignancies ay nasa clinical trials din.

Pinagmulan: CRISPR Therapeutics

Bagaman ang sickle cell ay isang sakit na may marahil maliit na merkado, kapag ang teknolohiya ay naging mature, maaari silang magpatuloy sa pagtukoy ng iba pang disease vectors.

Ang mga pag‑unlad sa teknolohiyang CRISPR tulad ng CREME ay maaaring maging malaking kalamangan para sa mga kumpanyang may aprubadong produkto tulad ng CRISPR Therapeutics at ang kanilang partner na Vertex. Sa isang bagong pinahusay na CRISPR system, maaari nilang i‑upgrade ang mga therapy para sa β‑thalassemia at sickle cell disease sa loob ng ilang taon. Magrere‑renew din ito ng kaugnay na IP at mga patente, na magpapahintulot sa Casgevy na maging isang kumikitang produkto nang mas matagal.

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

Ang kumpanya ay gumagawa ng on‑demand na organismo para sa tiyak na mga aplikasyon. Malawak nitong na‑diversify ang mga aplikasyon nito sa maraming research program at partnership:

• Cannabinoids
• produksyon ng mRNA vaccine at medisina ng nucleic acid
• Proteins ng Pagkain
• Produksyon ng biological fertilizer sa pakikipagtulungan sa Bayer
• Programmable microbes para sa mga sakit sa bituka
• Bioremediasyon ng microplastics
• Biosecurity at detection ng pathogens
• Pag‑recycle ng waste at contaminants

Marami sa mga modipikasyong ito ay nakasalalay sa CRISPR o katulad na gene editing technologies, partikular ang kanilang CAR‑T cancer cell therapies.

Sa pamamagitan ng pagbibigay ng handang platform para sa cell engineering, ang Ginkgo ay nagiging pangunahing service provider sa industriya ng biotech, na lumalampas pa sa pharmaceutical industry at pumapasok sa agrikultura, biosecurity, at mga industriyal na proseso ng kemikal. Nagbibigay ito ng kadalubhasaan at bilis at makakatulong na bawasan ang mga fixed cost at dami ng capex na kailangan para sa isang research project.

Ipinapakita ito ng napaka‑diverse na hanay ng mga kliyente at partner na nakuha ng kumpanya sa nakaraang ilang taon.

Pinagmulan: Gingko Bioworks

Ito ay isang kaakit‑akit na stock para sa mga mamumuhunan na nais tumaya sa mga teknolohiya ng gene editing at cell engineering, ngunit hindi sa isang partikular na aplikasyon. Karaniwan din itong mas kawili‑wili para sa mga growth‑focused na mamumuhunan.

Ang paglabas ng mga open‑source, libreng tool tulad ng CREME, Enformer, at OpenCRISPR‑1 ay maaaring magbigay ng malaking tulong sa mga kumpanyang tulad ng Gingko, na mas nakatuon sa pag‑develop ng sampu‑sampung o daan‑daang custom na organismo at selula kaysa mag‑push para sa isang tiyak na bersyon ng CRISPR o isang therapy lamang.

Sa ganitong paraan, maaari nitong mabilis na gamitin ang mga teknik ng CRISPR na partikular sa isang species ng halaman o mas epektibo sa ilang cannabinoid genes, mga enzyme na kumakain ng plastik, atbp.