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Cas9バリアントの塩基配列特異的な切断活性の予測

Nature Biotechnology 38, 11 doi: 10.1038/s41587-020-0537-9

酵素の特異性を向上させたり、プロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)の適合性を変更もしくは拡張したりする、化膿連鎖球菌(Streptococcus pyogenes)のCas9(SpCas9)バリアントが複数開発されてきたが、任意の標的塩基配列や、応用に最適なバリアントを選択することは依然として困難である。13種類のSpCas9バリアントの塩基配列特異的な活性を予測するコンピューターモデルを構築するために、我々はまず標的塩基配列2万6891か所の切断効率の評価を行った。その結果、考えられる256通りの4ヌクレオチドNNNN配列のうち、156通りがSpCas9の少なくとも1つのバリアントでPAMとして使用可能であることが明らかになった。忠実度の高いバリアントに関して、全体的な活性の順位はSpCas9 ≥ Sniper-Cas9 > eSpCas9(1.1) > SpCas9-HF1 > HypaCas9 ≈ xCas9 >> evoCas9である一方、全体的な特異性はevoCas9 >> HypaCas9 ≥ SpCas9-HF1 ≈ eSpCas9(1.1) > xCas9 > Sniper-Cas9 > SpCas9と考えられた。こうしたデータを用いて、任意の標的塩基配列での各バリアントの活性をディープラーニングで正確に予測するコンピューターモデルを16種類開発した。

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