Universität Zürich kombiniert Genschere mit KI

(CONNECT) Ein internationales Team von Forschenden unter Leitung der Universität Zürich (UZH) hat das Genschere genannte Gen-Editierungswerkzeug CRISPR/Cas9 noch präziser gemacht. Denn üblicherweise fügt eine Zelle nach einem CRISPR-Eingriff die zwei losen Enden einer DNA von selbst wieder präzise zusammen. Doch gelegentlich passieren dabei auch Fehler, möglicherweise mit negativen Folgen.

Die neu entwickelte Künstliche Intelligenz (KI) namens Pythia wurde mit Millionen möglicher Gen-Editierungsergebnisse trainiert und kann laut einem Bericht der UZH nun diese „einfache, aber wichtige Frage“ beantworten: Was ist der effizienteste Weg, um eine bestimmte kleine Veränderung im Genom vorzunehmen, wenn man berücksichtigt, wie sich die Zelle wahrscheinlich selbst repariert?

„Die DNA-Reparatur folgt Mustern; sie ist nicht zufällig“, erklärt Studien-Erstautor Thomas Naert. „Und Pythia nutzt diese Muster zu unserem Vorteil.“ Sie kann also DNA-Reparaturmuster erlernen und vorhersagen. Naert hat dem Artikel zufolge an der UZH Pionierarbeit für diese Technologie geleistet und forscht aktuell als Postdoc an der Universität Gent.

Die von KI entworfenen Reparaturvorlagen wurden zunächst in menschlichen Zellkulturen getestet, wo sie die hochpräzise Editierung und Integration von Genen ermöglichten. Der Ansatz wurde auch in lebenden Kleinfröschen und in Hirnzellen von Mäusen validiert.

„Neben der Technologie selbst begeistern uns auch die Möglichkeiten, die sie eröffnet“, so Letztautor Soeren Lienkemp, Professor am Institut für Anatomie von UZH und Eidgenössischer Technischer Hochschule Zürich (ETH). „Pythia bringt KI-Vorhersagen basierend auf grossen Datenmengen mit echten biologischen Systemen zusammen.“ Dies werde insbesondere für präzise Gentherapien immer nützlicher. Diese Arbeit, resümiert die UZH, schaffe neue Möglichkeiten für das Verständnis genetischer und neurologischer Krankheiten und die Entwicklung von Gentherapien, die sowohl sicherer als auch wirksamer seien. ce/mm