간만에 CRISPR/Cas9 off target 예측 툴하나 훑어보겠습니다.
biorxiv에 21년도에 오픈된 논문인데, 지금쯤이면 어디 안착했을거라고 생각했던 논문인데 아직 biorxiv에 있네요..
제목은 "piCRISPR: Physically Informed Deep Learning Models for CRISPR/Cas9 Off-Target Cleavage Prediction"
doi : https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.11.16.468799v3
github florianst/picrispr
유전자 편집에서 CRISPR/Cas9은 언급을 하지 않을 수 없는 기술이 됐죠
CRISPR/Cas9의 경우 기존 1,2세대 유전자 가위와 달리 target 서열을 인식하는 guide RNA만 있으면 어렵지 않게 유전자 편집을 할 수 있죠.
그러나 그와 함께 편집하고자 하는 위치를 정확히 하고자 하면 guide RNA의 길이가 길어질 수 밖에 없는데 guide RNA의 specific을 확보하기 위해 길이를 무한정 늘릴 수 없는 노릇이고, 사람 genome안에 흔하디 흔한 서열을 guide RNA 서열을 사용하게 되면 불필요한 곳을 편집하게 되니 guide RNA 서열을 잘 디자인 하는 것과 디자인한 guide RNA 서열이 off-target 없이 잘 작동하는지 미리 검토하는 작업이 필요하게 되었습니다.
그래서 유행하는 Deep Learning을 사용하여 CRISPR/Cas9의 off-target cleavage 정확도를 예측하는 툴을 만들었다고 합니다.
결론적으로,
동일한 guide RNA 서열이더라도 환경, 같은 사람이더라도 피부조직의 환경에서의 genome 또는 다양한 암(폐, 대장, 간...) 세포 내에서의 genome의 상황은 서로 다를 것이므로 이런 정보들을 잘 활용하여 CRISPR/Cas9 Off-Target의 cleavage의 예측 정확도를 향상 시켰고, 기존의 단순한 서열 기반의 off-target cleavage 예측 시스템과 다른 정확도를 보여줬다고 합니다.
모델은 6x23 모델과, 16x23 모델 2가지를 사용하였고,
서열정보와 더불어 GC Content, Nucleotide BDM, NuPoP Affinity, CRISPoff Free Energy 정보들을 활용하여 기존의 CRISPR/Cas9의 off-target 예측 툴 들과 비교하여 월등(?)한 결과를 보여줬다고 합니다.
그리고 Deep Learning종류 중 CNN(Convolutional Neural Network)와 RNN(Recurrent Neural Network) 방법이 있는데 결과를 비교 하다 보면 어떤 경우에는 CNN 방법이, 다른 경우에는 RNN 방법이 우수한 경우가 있었습니다. 이는 CNN과 RNN간의 우열이 있기 보다는 학습 방법의 특장점을 잘 활용해야 하는 것으로 보였고, 데이터의 특징에 따라 학습 모델을 잘 활용하면 조금 더 나은 결과를 확인 할 수 있지 않을까 합니다.
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| @ye._.vely618 |
