Theory for the directed evolution of adeno-associated viruses

腺相关病毒定向进化理论

• 批准号: 22K17994
• 负责人: 根本 孝裕
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17994/
• 关键词: 指向性進化法; 次世代シークエンシング; 負の二項分布; データ解析パイプライン; NGS; アデノ随伴ウィルス

指向性進化法は2018年のノーベル化学賞の対象ともなったタンパク質開発手法である。この手法では、DNAの塩基配列をランダムに変えた変異種を多数用意し、その変異種全体を目的のタスクに合わせて繰り返しスクリーニングする。その結果ランダムな変異種の中から、目的のタスクに最適化された変異種が濃縮され、最終的に同定される。ここで、出来るだけ少ないスクリーニング回数による最適化変異種の同定が重要になるが、最近、スクリーニング回数を減らす目的で指向性進化法実験に次世代シークエンシングを取り入れる動きが見られる。しかし問題になるのが次世代シークエンシング、特にPCRによるlibrary準備に付随したノイズである。本研究計画では、このノイズを上手く制御するデータ解析ツールの開発を目標とする。2022年度は、まず基礎となるパイプライン、ACIDES (Accurate Confidence Intervals for Directed Evolution Scores)を構築した。次に人工的データ生成の枠組みを開発し、それを用いて、ACIDESの正当性、及び有効性を定量的に評価した。さらに、共同研究者による指向性進化法の実験データ、及び既に公開されている他の実験データに対してACIDESを適用し、結果を議論した。これらの成果は論文としてまとめられ、現在論文誌に投稿中であり、またプレプリントとしても公開されている。最後に、これらの結果はスコットランドのエディンバラで行われたESGCT (European Society of Gene and Cell Therapy)主催の遺伝子治療国際学会でも発表された。

定向进化是一种蛋白质开发方法，也是2018年诺贝尔化学奖的主题。在此技术中，许多突变体都是通过随机更改DNA的碱基序列制备的，并且根据所需任务反复筛选整个突变物种。结果，针对感兴趣的任务进行了优化的突变体富集并最终从随机突变体中鉴定出来。在这里，重要的是要识别出尽可能少的筛选的优化突变体，但是最近有一种运动将下一代测序纳入方向演化实验，目的是减少筛选的数量。但是，问题在于下一代测序带来的噪声，尤其是基于PCR的库准备。该研究计划旨在开发一个可以有效控制此噪声的数据分析工具。在2022财年，我们首先建立了基础管道，丙烯酸（定向进化分数的准确置信区间）。然后开发了人工数据生成框架，并用于定量评估丙二这的有效性和有效性。此外，合作者以及其他已经发布的实验数据还将酶应用于定向演化方法的实验数据，并讨论了结果。这些结果已汇编为论文，目前已提交给该期刊，并作为预印本出版。最后，这些结果也在苏格兰爱丁堡举行的国际基因和细胞疗法（ESGCT）国际基因治疗学会（ESGCT）中提出。

项目成果

Institut de la Vision(フランス)

法国视觉研究所

Can machine learning predict which AAV capsids are viable after 7mer insertion?

机器学习能否预测哪些 AAV 衣壳在 7mer 插入后是可行的？

• 发表时间: 2022
• 作者: Ocari Tommaso;Nemoto Takahiro;Zin Emilia A.;Tekinsoy Muge;Zin Emilia A.;Dalkara Deniz;Ferrari Ulisse
• 通讯作者: Ferrari Ulisse

Selectivity Analysis for Identifying the Best Performing Variants in Directed Evolution Screens

用于识别定向进化筛选中表现最佳变体的选择性分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Zin Emilia A.;Ocari Tommaso;Tekinsoy Muge;Nemoto Takahiro;Ferrari Ulisse;Dalkara Deniz
• 通讯作者: Dalkara Deniz

Uncursing winner’s curse: on-line monitoring of directed evolution convergence

解除赢家的诅咒：定向进化收敛的在线监控

• DOI: 10.1101/2023.01.03.522172
• 发表时间: 2023
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Nemoto Takahiro;Ocari Tommaso;Planul Arthur;Tekinsoy Muge;Zin Emilia A.;Dalkara Deniz;Ferrari Ulisse
• 通讯作者: Ferrari Ulisse

Should I be satisfied by my directed evolution experiment? A machine learning approach?

我应该对我的定向进化实验感到满意吗？

• 发表时间: 2022
• 作者: Nemoto Takahiro;Ocari Tommaso;Zin Emilia A.;Tekinsoy Muge;Zin Emilia A.;Dalkara Deniz;Ferrari Ulisse
• 通讯作者: Ferrari Ulisse