LEUVEN / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Entwicklung von CREsted markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Genregulation. Diese neue Software ermöglicht es Wissenschaftlern, synthetische Enhancer zu entwerfen, die Gene gezielt in bestimmten Zelltypen aktivieren können. Dies könnte die Tür zu präzisen medizinischen Anwendungen öffnen, bei denen Therapien nur in erkrankten Zellen aktiviert werden.
Die Entschlüsselung der genetischen Schalter, die Gene ein- und ausschalten, gehört zu den größten Herausforderungen der Biologie. Mit der Einführung von CREsted, einer umfassenden Softwarelösung, wird ein bedeutender Schritt in Richtung einer systematischen und skalierbaren Analyse und Gestaltung von Genregulationselementen gemacht. Diese Software ermöglicht es Wissenschaftlern, nicht nur die Funktionsweise von DNA zu beschreiben, sondern auch neue, synthetische Enhancer zu entwerfen, die Gene nur in spezifischen Zelltypen aktivieren können.
CREsted vereint vier wesentliche Schritte in einem einzigen, skalierbaren Workflow: Vorverarbeitung, KI-Modelltraining, Interpretation und synthetisches Design. Diese Integration erleichtert es Forschern, die Logik von Enhancern systematisch über verschiedene biologische Systeme hinweg zu untersuchen. Die Software nutzt Daten zur Chromatinzugänglichkeit, um zu bestimmen, welche DNA-Bereiche in einem Gewebe aktiv sind und welche nicht, und ermöglicht so die gezielte Aktivierung von Genen.
Die Vielseitigkeit von CREsted wurde in verschiedenen Systemen erfolgreich getestet, darunter das Gehirn von Mäusen, menschliche Immunzellen und die Entwicklung von Zebrafischen. In diesen Anwendungen konnte das Framework regulatorische Muster identifizieren, die Aktivität von Enhancern vorhersagen und synthetische Enhancer entwerfen, die in lebenden Zebrafischen validiert wurden. Diese Ergebnisse bestätigen die Genauigkeit der KI-Vorhersagen in einer realen biologischen Umgebung.
Für die Wissenschaftler um Prof. Stein Aerts von der VIB.AI ist die Stärke von CREsted die Vereinfachung und Wiederverwendbarkeit von Modellen zur Genregulation. Diese Entwicklung könnte weitreichende Auswirkungen auf die Präzisionsmedizin haben, indem Therapien entwickelt werden, die nur in erkrankten Zellen aktiviert werden. Die Möglichkeit, DNA nicht nur zu beschreiben, sondern aktiv zu gestalten, eröffnet neue Horizonte in der Biotechnologie und Medizin.
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