人工智能技术设计数千个新 DNA 开关，为人类健康与医学研究提供新可能

尽管近年来基因编辑和其他基因疗法使科学家能够修改活细胞中的基因，但在不干扰整个生物体的情况下仅对某种类型的细胞进行遗传干扰仍然存在挑战。这主要是因为顺式调控元件（CRE），即打开和关闭基因的 DNA 开关，人们还没有很好地了解。这项创新的核心是一种新方法，可以针对特定细胞类型来增加或减少基因表达，而不影响身体的其他部位。

该团队使用深度学习算法来训练基于数十万人类基因组 DNA 序列的模型。通过这个模型，他们可以在实验室环境中测量三种类型细胞（血液、肝脏和大脑）中 CRE 的活性。 AI模型可以预测任何序列的活性，揭示DNA中的新模式以及CRE序列的语法如何影响RNA产生的量。

基于上述发现，团队构建了一个名为 CODA（DNA 活性计算优化）的平台。通过结合实验数据和计算模型的迭代过程，该平台不断提高预测CRE生物效应的能力，成功设计出自然界中从未出现过的CRE。

经过测试，新设计的合成 CRE 表现出比天然 CRE 更优异的细胞类型特异性。它们不仅包含促进靶细胞类型基因表达的序列，还包含抑制非靶细胞类型基因表达的元件。目前，该团队已在斑马鱼和小鼠身上验证了多种合成CRE序列的有效性。

这一突破意味着未来更精准、个性化的基因治疗可能成为可能，开辟预防和治疗疾病的新方法。

在生物体中，并非所有基因都在正确的时间在正确的细胞中发挥作用。 CRE的功能是确保适当的基因在正确的时间和正确的位置被激活。例如，阻止皮肤细胞使用大脑所需的基因，或者阻止成人中仅在早期发育期间需要的基因的激活。这次，团队不仅合成了新的CRE，还展示了如何利用这些CRE选择性激活大脑、肝脏或血细胞中的基因，同时确保这些基因在其他类型的细胞中保持沉默。这具有生物医学和技术的双重重要性。