量子生物学とAIを用いたCRISPR/Cas9の新しい進歩

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生命科学雑誌バイオクイックニュース: ゲノム編集がもたらす精密医療の未来

テネシー州にあるオーク・リッジ国立研究所（ORNL）の科学者らは、量子生物学、人工知能、バイオエンジニアリングの専門知識を活用して、再生可能燃料や化学品を生産するために改変可能な微生物などの生物に対するCRISPR/Cas9ゲノム編集ツールの改良に取り組んでいます。CRISPRはバイオエンジニアリングにおいて強力なツールであり、生物の性能を向上させたり、突然変異を修正するために遺伝コードを変更するために使用されます。CRISPR/Cas9ツールは、Cas9酵素がゲノム内の対象となるサイトと結合し、切断するための唯一のユニークなガイドRNAに依存しています。CRISPRツール用の効果的なガイドRNAを計算上予測するための既存のモデルは、わずかなモデル種からのデータに基づいて構築されており、微生物に適用した場合の効率は弱く、一貫性がありません。 「多くのCRISPRツールは、哺乳類細胞やショウジョウバエなどのモデル種向けに開発されています。微生物に特化したものは少なく、染色体の構造やサイズが大きく異なります」と、ORNLの合成生物学グループのリーダーであるキャリー・エッカート博士（Carrie Eckert, PhD）は述べています。「微生物で作業する際にCRISPR/Cas9機構の設計モデルが異なる振る舞いをすることに気づいており、この研究は私たちが経験的に知っていたことを検証するものです。」 ガイドRNAのモデリングと設計を改善するために、ORNLの科学者らは、細胞核内で起こる最も基本的なレベルの現象をよりよく理解することを目指しました。細胞核は遺伝物質が保存されている場所です。彼らは、分子生物学と量子化学を架橋する量子生物学という分野に目を向けました。この分野は、電子構造が核酸（DNAやRNAを構成する分子）の化学的特性や相互作用に与える影響を調査します。 分子

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