今日《自然》：基因操控进入AI新时代！设计数千种DNA“开关”，有望带来精准基因治疗

主要观点总结

近年来，基因编辑技术的发展为科学界提供了改写基因的工具，但在基因疗法中避免脱靶效应是一项重要挑战。为了实现对不同细胞中基因的精确调控，DNA“开关”--顺式调节元件（CRE）至关重要。然而，天然进化的CRE序列不足以满足治疗需求。最新研究利用AI技术合成全新的CRE，能精准控制基因在不同细胞类型中的表达，并具有更强的细胞类型特异性。该研究为编写具有预定义功能的新调控元件铺平了道路，并可能为基因疗法提供新的工具。

关键观点总结

关键观点1: 基因编辑技术的发展为科学界提供了改写基因的工具，但避免脱靶效应是基因疗法中的挑战。

基因编辑技术如CRISPR在基因疗法中的应用需要精确调控不同细胞中的基因表达，以避免副作用。顺式调节元件（CRE）是控制基因表达的开关，但天然进化的CRE序列不足以满足治疗需求。

关键观点2: AI技术合成全新的CRE具有更强的细胞类型特异性。

研究团队利用AI技术合成数千个全新的CRE，这些合成的CRE能够精准控制基因在不同细胞类型中的表达，并且具有比天然CRE更强的细胞类型特异性。这项突破为基因疗法提供了新的工具。

关键观点3: AI技术如何学习并合成新的CRE。

研究团队使用大规模并行报告基因检测（MPRA）技术来检测调节元件的活性，结合AI技术学习区分细胞类型的CRE序列特征。通过结合MPRA和AI模型，研究团队能够自主合成具有所需特征的新的CRE序列。

关键观点4: 合成CRE的应用前景。

合成的具有细胞类型特异性的CRE序列可用于开发专门的报告基因、CRISPR疗法、基因替代方法等。它们可以为纳米颗粒和病毒载体技术提供补充工具，提升基因递送能力，为基因疗法带来革命性的进展。