KI entwirft synthetische DNA zur Steuerung der Genexpression in Säugetierzellen

Eine aktuelle Studie markiert den ersten berichteten Fall, in dem generative KI synthetische Moleküle entwirft. Diese Moleküle können die Genexpression in gesunden Säugetierzellen erfolgreich steuern. Die Autoren baten die KI, synthetische Fragmente zu entwerfen, die ein Gen aktivieren, das für ein fluoreszierendes Protein in einigen Zellen kodiert. Die KI würde die Genexpressionsmuster unverändert lassen. Sie erstellten die Fragmente von Grund auf und gaben sie in Mäuseblutzellen. Dort verschmolz die Sequenz an zufälligen Stellen mit dem Genom. Die Experimente funktionierten genau wie vorhergesagt. Dies ebnet den Weg für neue Strategien, um einer Zelle Anweisungen zu geben und zu steuern, wie sie sich mit beispielloser Genauigkeit entwickelt und verhält. "Die potenziellen Anwendungen sind vielfältig. Es ist wie das Schreiben von Software, aber für die Biologie, was uns neue Möglichkeiten gibt, einer Zelle Anweisungen zu geben und zu steuern, wie sie sich mit beispielloser Genauigkeit entwickelt und verhält", sagt Dr. Robert Fromel. Die Studie könnte zu neuen Wegen für Gentherapie-Entwickler führen, die Aktivität von Genen nur in den Zellen oder Geweben zu verstärken oder zu dämpfen, die angepasst werden müssen. KI-generierte Enhancer können helfen, ultra-selektive Schalter zu entwickeln, die die Natur noch nicht erfunden hat. Sie können so konzipiert werden, dass sie genau die Ein-/Aus-Muster aufweisen, die in bestimmten Zelltypen erforderlich sind. Dieses Maß an Feinabstimmung ist entscheidend für die Entwicklung von Therapien, die unbeabsichtigte Wirkungen in gesunden Zellen vermeiden. "Um ein Sprachmodell für die Biologie zu erstellen, muss man die Sprache verstehen, die Zellen sprechen. Wir haben uns vorgenommen, diese Grammatikregeln für Enhancer zu entschlüsseln, damit wir völlig neue Wörter und Sätze erstellen können", erklärt Dr. Lars Velten.