顯微課堂 | 罕見疾病 CRISPR 療法的開發(fā)與風險解除

人工智能顯微鏡如何實現(xiàn)快速、精確的分析，加速幫助患有罕見遺傳性免疫疾病的重癥兒童實現(xiàn)快速基因編輯療

Fyodor Urnov博士和Sadik Kassim博士最初是在ASGCT 2025會議上作這一演講的，演講的重點是遺傳醫(yī)學中的一個關鍵挑戰(zhàn)：如何將CRISPR療法從單一疾病解決方案擴展到平臺方法，特別是針對罕見的兒科遺傳疾病。

Urnov 博士展示了由 Matthew Kan 博士領導的創(chuàng)新基因組研究所的工作，這是IGI-Danaher Beacon for CRISPR治療的一部分。這項工作依靠徠卡顯微系統(tǒng)公司的顯微鏡和 Aivia AI 軟件的綜合能力，實現(xiàn)了對 CRISPR 編輯結果的高通量、自動化和定量分析。

徠卡顯微系統(tǒng)的方案在基因編輯

療法開發(fā)中的獨特作用

Thunder成像儀（THUNDER Imager）活細胞& 3D 分析儀和 Aivia AI 驅(qū)動的圖像分析軟件提供了基礎工具，將成像轉(zhuǎn)化為可操作的 CRISPR 見解，從而推動基因療法更快、可擴展和更精確的發(fā)展。先進顯微鏡和人工智能的結合是該領域的關鍵任務工具，在該領域中，每一天都能對患者的治療結果產(chǎn)生影響。

• 無需依賴測序，即可在臨床相關的原代人類細胞中快速、定量地評估脫靶基因組編輯活性。

• 在真實世界的時間軸上快速確定具體、有效的引導 RNA 候選物。

• 在臨床前決策中整合先進的人工智能圖像處理技術。

基于顯微鏡的 DNA 損傷定量

徠卡顯微系統(tǒng)公司的顯微鏡是丹納赫公司更廣泛的硬件生態(tài)系統(tǒng)的一部分，它與貝克曼庫爾特生命科學公司（Beckman Coulter Life Sciences）、MD（Molecular Devices）等公司的顯微鏡集成到基于CRISPR的治療工作流程中。這些工具對于細胞表型、效力測定和生產(chǎn)質(zhì)量控制至關重要。

Thunder成像儀與 Aivia 一起用于分析編輯過的人類 T 細胞中的 DNA 雙鏈斷裂 (double-strand break，DSB) 病灶。由于斷裂點在細胞核內(nèi)呈三維分布，因此傳統(tǒng)的 DSB 成像非常復雜。Thunder成像儀實現(xiàn)了高分辨率寬視場成像，可拍攝數(shù)萬個細胞的詳細圖像。徠卡顯微系統(tǒng)公司和 Aivia 公司的擴展景深（EDF）算法在計算上將圖像 "扁平化"，從而實現(xiàn)了可靠的二維量化，并大大降低了計算復雜度。經(jīng)過訓練的人工智能算法可將 DSB 陽性染色轉(zhuǎn)化為可計數(shù)的離散對象，使研究人員能夠在四天內(nèi)對每個樣本中 10,000 多個細胞的 DNA 損傷進行量化。

特異性檢測

通過使用Thunder成像儀和 Aivia 完整的分析工作流程比較目標基因可用的引導 RNA，研究人員能夠快速向下選擇最特異的 CRISPR 引導，從而降低監(jiān)管風險并簡化治療開發(fā)。

這些圖片說明，要捕獲特定細胞中的所有 gH2Ax 病灶并進行精確計數(shù)，用需要多個三維切片的方法實現(xiàn)。圖片由創(chuàng)新基因組研究所的 Emma Ciminelli 提供。

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