Umělá inteligence vylepšuje CRISPR. Úprava genů bude snazší

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley s pomocí umělé inteligence dokázali vytvořit vylepšení genetických nůžek CRISPR-Cas9. Toto vylepšení uvolnili i pro širokou vědeckou veřejnost. Editování genů by mělo být ještě jednodušší než v minulosti.

Genetické nůžky CRISPR-Cas9 mění dnešní svět jako málokterá jiná technologie. Jejich dopad by se dal srovnat snad jen s umělou inteligenci. Díky nim vznikají léky na dříve neléčitelné nemoci, vědci uvažují o tom, jak zbavit lidi ztráty sluchu, vylepšovat plodiny k vyšší plodnosti nebo odolnosti a také s nimi odhalují samotné základy života.

Vědci ale vlastně CRISPR-Cas9 nevymysleli. Našli ho v přírodě, konkrétně u bakterií, které se tímto mechanismem brání vůči virům. Lidští výzkumníci vlastně CRISPR „jenom“ ochočili.

A od té doby biochemici usilovně pátrají po dalších podobných tricích, které by mohli využít. Hledají je v mikrobech ve vodě, ve vzduchu, na temných místech na dně oceánů i v horkých pramenech nebo pivních kvasnicích. Ale teď přišli na další možnost, odkud podobné „další CRISPRy“ získat: ze snů umělých inteligencí (AI).

Umělé inteligence a nové biologické zázraky

Už před několika lety vědci upozornili na schopnost AI popisovat strukturu proteinů. AI to trvalo asi deset měsíců, přitom lidé na tom bez zásadního průlomu pracovali celé dekády. Letos jeden z týmů popsal, jak využili neuronovou síť vycvičenou na milionech bílkovinných sekvencí k návrhu proteinů pro úpravu genů CRISPR. Některé z těchto systémů fungují v laboratoři přesně podle očekávání.

Už v únoru přitom jiný tým oznámil, že vyvinul model vytrénovaný na mikrobiálních genomech a použil ho k návrhu nových systémů CRISPR, které se skládají z enzymu stříhajícího DNA nebo RNA a molekul RNA, které molekulární nůžky nasměrují, kam mají stříhat.

Podle expertů v oboru, kteří se vyjádřili pro odborný časopis Nature a zpravodajský web The New York Times, jde o značný pokrok, který umožňuje, aby se systémy CRISPR začaly využívat mnohem šířeji než v současné době.

Jazyk jako jazyk

Tyto úspěchy jsou v podstatě velmi podobné tomu, jak umělé inteligence pracují s přirozeným jazykem. Ten je podobně jako genetický kód vlastně souborem symbolů, které se podle nějakých pravidel seskupují a dohromady mají určité funkce. AI se tak může učit pracovat s kódy proteinů stejně jako chatboti na článcích, knihách nebo videích.

Stroj se tak na daném vzorku naučí dost, aby dokázat předpovědět, jak se budou chovat jiné podobné proteiny. Například pochopí, jak se k sobě budou dvě aminokyseliny hodit nebo jak budou fungovat dvě genetické sekvence vedle sebe.

AI pak vybavená touto znalostí může plnit spoustu různých úkolů, včetně navrhování zcela nových sekvencí. Dalo by se to připodobnit ke skládání kostiček lega, ale kdyby tyto kostičky měly tisíce různých tvarů, které ne vždy jdou napojit na sebe.

Vědci, kteří letos v dubnu v tomto úkolu uspěli, vylepšili systém známý jako ProGen. Ten už předtím využívali k vymýšlení nových antibakteriálních proteinů, teď ho ale přeškolili k tomu, aby „vyvíjel nové CRISPRy“.

Výsledky jsou zatím jen předběžné, ale zdá se, že se podařilo uspět v tom, aby se tento nástroj stal více univerzálním než v minulosti. Autoři z Kalifornské univerzity také dali celý model volně k dispozici, takže si budou moci vlastní „genetické nůžky“ vyvíjet i další laboratoře. A tím by se také dalo dříve dosáhnout přenosu těchto objevů do praxe.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

V bývalém klášteře voršilek v Brně objevili archeologové zazděnou černou kuchyni

Zazděnou, ale dobře zachovalou černou kuchyni objevili archeologové ze společnosti Archaia Brno při průzkumu souvisejícím s rekonstrukcí bývalého kláštera voršilek v centru Brna. Kdy přesně vznikla, zatím není jasné. Podle odborníků byla nejspíš zazděna na přelomu osmnáctého a devatenáctého století.
před 8 hhodinami

Příští čtyři roky ani jediná srážka. Velký urychlovač částic je odstavený

Velký urychlovač částic LHC v podzemí na švýcarsko-francouzské hranici byl v pondělí ráno odpojen. Plánovaná odstávka zařízení Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN) má umožnit jeho další modernizaci, oznámila organizace. Se silnějšími magnety a detektory má být urychlovač opět zprovozněn v roce 2030 pod označením HiLumi-LHC.
před 10 hhodinami

Víkendové vedro bylo mimo tabulky. Jeho výjimečnost ukazují grafiky

Takové horko, jaké zasáhlo o víkendu Česko, zatím nikdy teploměry nenaměřily, a to ani vzdáleně. Protože se u nás měří teploty od roku 1752, tak to znamená, že s takovými teplotami se zde lidé nesetkali nejméně 272 let, tedy přes dvacet generací.
před 10 hhodinami

Elektronové bouře ve zlatě popsali brněnští vědci

Bizarní fraktálové řeky, jako hadi svíjející se proudy a barevné řeky částic a polí. Tak vypadá pod povrchem svět kovů, které prozkoumali vědci z moravské metropole.
před 14 hhodinami

Vlny veder představují velký problém pro evropské ekonomiky

Stoupající rtuť teploměru neznamená zátěž jen pro lidské zdraví. Svou daň si vybírá i na ekonomice, protože produktivita klesá a růst se zpomaluje, což představuje další problém pro Evropu, která se potýká s vysokými cenami energií, napsala agentura AFP.
před 15 hhodinami

Překonání rekordu o 1,5 stupně je bezprecedentní, upozornil ČHMÚ

Současná klimatická změna je podle Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) mimořádně rychlá a lidé se na ni musí adaptovat. Překonání teplotního maxima pro Česko o 1,5 stupně, jako se to stalo tento víkend, je podle meteorologů „naprosto bezprecedentní“.
28. 6. 2026

Pravěká jeskyně byla plná lidských těl. Teď vědci zjistili, že byla zřejmě jen ženská

Před asi 300 tisíci lety žil na jihu Afriky druh pravěkého člověka Homo naledi, který byl mnohem menší než současní lidé, ale možná už své mrtvé pohřbíval. Vědci teď prozkoumali největší takové možné pohřebiště a s překvapením zjistili, že jsou tam zřejmě pouze ženská těla. Studie vyšla v časopise Cell.
28. 6. 2026

Vaječníky po menopauze mohou pomáhat s imunitou, naznačuje studie

Když vědci zkoumali lidské vaječníky, zjistili, jak se v nich projevuje stárnutí. Aby zjistili víc, provedli několik experimentů na myších – u nich ověřili, že když přestanou vlivem věku fungovat, získají jiné funkce. Autoři nové studie věří, že u lidí by mohl proces fungovat podobně.
27. 6. 2026

Evropský pohled