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양자 생물학과 인공지능, 게놈편집 도구를 개선

 

오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)의 과학자들은 양자 생물학(quantum biology)과 인공지능(AI)을 사용하여 재생연료(renewable fuels) 및 화학 물질을 생산하기 위해 변형될 수 있는 미생물과 같은 유기체에 대해 작동하는 CRISPR/Cas9 게놈편집 도구를 개선 3세대인 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR/Cas9)와 같은 게놈편집 기술은 세포 속 DNA의 특정 유전자를 바꿔치기 해서 질병을 막거나 농작물의 생산성을 높이는 기술 중의 하나

• CRISPR 도구를 위한 효과적인 가이드 RNA를 계산적으로 예측하기 위한 기존 모델은 미생물에 적용할 때 효율성이 약하고 일관성이 없는 몇 가지 모델 종의 데이터를 기반으로 구축
• CRISPR 도구를 사용하여 더 많은 유기체의 DNA를 예측적으로 수정할 수 있는 능력을 향상시키기 위해 ORNL 과학자들은 반복적 랜덤 포레스트라는 설명 가능한 AI 모델을 구축했으며, 양자 화학적 특성을 고려하는 동시에 대장균 박테리아의 게놈을 표적으로 하는 약 50,000개의 가이드 RNA 데이터 세트를 이 모델에 훈련
• 이 모델은 더 나은 가이드 RNA를 선택할 수 있는 뉴클레오티드에 대한 주요 특징을 보여주었고 풍부한 분자 정보 라이브러리를 제공하였으며, ORNL 연구진은 모델에서 선택한 대규모 가이드 그룹을 사용해 대장균에 대한 CRISPR/Cas9 절단 실험을 수행하여 설명 가능한 AI 모델을 검증