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Los tomates grandes se vuelven más dulces gracias a la edición CRISPR

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Primer plano de manos con guantes blancos lavando tomates rojos

Dos cambios hacen que los tomates sean más sabrosos.Fotografía: Magdy Fathi/Norphoto/Getty

Modificando un par de genes en plantas de tomate (tomate solana) Aumenta los niveles de azúcar en las frutas al Hasta un 30%, sin diferencia de volumen. Los tomates cultivados hoy en día son hasta 100 veces más grandes que sus homólogos silvestres, pero el mayor tamaño conlleva un sacrificio en dulzura. Cuando los investigadores utilizaron CRISPR-Cas9 para eliminar dos genes que codifican una proteína que descompone las enzimas productoras de azúcar, las plantas produjeron frutos más dulces.

Naturaleza | 4 minutos de lectura

referencia: naturaleza papel

Los investigadores de Google utilizaron datos en tiempo real de unos 40 millones de teléfonos móviles para mapear las condiciones en la ionosfera, una región de la atmósfera superior donde se ionizan algunas moléculas de aire. esto es asombroso Las señales colectivas pueden mejorar la navegación por satélite y beneficiar los estudios científicos de la ionosfera.. Una estimación sugiere que el uso de datos telefónicos podría reducir los errores del GPS entre un 10% y un 20%, especialmente en áreas del mundo donde los datos son escasos.

Naturaleza | lectura de 5 minutos

referencia: naturaleza papel

Figura 1

Figura 1 | Observaciones de meteorología espacial mediante crowdsourcing.Las señales de satélite se pueden utilizar para mapear el contenido de electrones de la ionosfera, la parte de la atmósfera superior de la Tierra en la que se ionizan algunos átomos y moléculas. Esto es posible porque estos electrones ralentizan las ondas de radio y el período de retraso es directamente proporcional al número total de electrones entre el receptor y el satélite. Al transmitir señales en dos o más frecuencias, se puede calcular el número total de electrones ionosféricos a lo largo de la ruta de la señal. Herrero et al. Millones de teléfonos inteligentes se han utilizado como receptores de señales de satélite para mapear la ionosfera de esta manera. Al hacerlo, llenaron las lagunas de observación creadas por la escasa distribución de receptores fijos.

Las ondas de radio son ralentizadas por los electrones de la ionosfera y el tiempo de retardo es directamente proporcional al número total de electrones entre el receptor y el satélite. Al transmitir señales en dos o más frecuencias, los investigadores pueden calcular el número total de electrones ionosféricos a lo largo de la ruta de la señal. Al utilizar teléfonos inteligentes como receptores, los científicos pudieron llenar los vacíos de observación creados por la escasa distribución de receptores fijos. (Noticias y opiniones de naturaleza | 7 minutos de lecturamuro de protección de la naturaleza)

Un fósil en 3D bien conservado ha permitido a los investigadores reconstruir digitalmente el cerebro de una antigua especie de ave. Hestia Navaorni. Esta ave del tamaño de un estornino vivió hace unos 80 millones de años, un período en el que era difícil encontrar cráneos de aves tridimensionales. La reconstrucción brinda a los investigadores Un vistazo a la etapa de desarrollo del cerebro de las aves entre las aves más antiguas conocidas y las que viven hoyllenando parcialmente un vacío de conocimiento de 70 millones de años.

Reuters | 6 minutos de lectura

referencia: naturaleza papel

Características y opinión

Los ARN circulares (circRNA), moléculas en las que una versión inusual del proceso estándar de empalme de ARN pliega la cadena sobre sí misma, se han implicado en enfermedades que van desde el cáncer hasta el Alzheimer, pero exactamente qué hacen sigue siendo un misterio. Esto se debe en parte a que los circRNA son muy raros y no es fácil distinguir su efecto del de sus primos lineales. Afortunadamente, los investigadores se están uniendo rápidamente Un conjunto de herramientas de materiales y métodos para identificar, medir y revelar las funciones de estos bucles esquivos. La base de datos circAtlas ayuda a aclarar el panorama al exigir que los circRNA enumerados se identifiquen mediante dos herramientas, y la empresa de biotecnología Arraystar está diseñando microarrays para buscar circRNA en muestras humanas.

Naturaleza | lectura de 11 minutos

Como delegados a la Conferencia sobre el Clima de la ONU, la COP29 discute el financiamiento climático para ayudar a los países de ingresos bajos y medios a invertir en la descarbonización. Los países ricos deben intensificar sus esfuerzos y pagar lo que deben“, dice la experta en finanzas climáticas Alyssa Klingenhuis. Los países de altos ingresos deben darse cuenta de que les interesa económicamente expandir las finanzas climáticas más allá de sus propios patios traseros. “El aumento de las temperaturas depende de la acumulación de emisiones de gases de efecto invernadero en la “atmósfera a nivel mundial”. “No importa dónde se emitan esos gases”.

Naturaleza | lectura de 5 minutos

No se trata de si ocurrirá una erupción volcánica catastrófica, sino de cuándo sucederá, dicen tres científicos del clima. debemos Mejorar nuestra comprensión de cómo la actividad volcánica afecta el clima Escriben eso si queremos protegernos contra el impacto económico potencialmente devastador de una erupción volcánica.

Naturaleza | lectura de 9 minutos

Vídeo de la semana

Una secuencia animada de un vídeo del Glosario de Ciencias Ambientales de BSL que muestra una señal.

Un grupo de investigadores que incluye académicos y profesores sordos. Se desarrollaron 400 signos de lenguaje de señas británico (BSL) para términos de ciencias ambientales.. “En lugar de traducir literalmente palabras en inglés, nos centramos en representar visualmente los conceptos básicos de estos términos”, escribió la profesora de ciencias Audrey Cameron. “Por ejemplo, la etiqueta 'Huella de carbono' no intenta combinar las etiquetas de carbono y huella, sino que muestra las emisiones de carbono que se liberan a la atmósfera, y la velocidad de la animación indica los niveles de emisión.Conversación | lectura de 5 minutos)navegar El glosario completo está en el sitio web del Scottish Sensory Center.. (Video utilizado por el Centro Sensorial Escocés de la Universidad de Edimburgo).

cita del dia

El ecologista acuático Zeb Hogan recuerda al difunto biólogo Chan Soking, quien nunca perdió la esperanza de que el “fantasma del Mekong”, una especie gigante de carpa que se creía extinta, todavía estuviera ahí fuera. Su trabajo contribuyó a la publicación el mes pasado de un artículo que detalla el redescubrimiento Aptosiax grippus En Camboya en 2020. (New York Times | 4 minutos de lectura)

referencia: Conservación biológica papel

Hoy estoy asombrado El coral más grande jamás descubierto. coral gigante (Clavo de pavo real) Un área del fondo del océano es más grande que una ballena azul y puede tener hasta 300 años. Este descubrimiento es un recordatorio de la belleza de nuestros océanos y de cuánto necesitamos protegerlos.

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Jacob Smith, editor asociado de Nature Summary

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CRISPR crea un tomate grande y dulce

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Primer plano de manos con guantes blancos lavando tomates rojos

Dos cambios hacen que los tomates sean más sabrosos.Fotografía: Magdy Fathi/Norphoto/Getty

No más tomates podridos: Cultivo de tomates dulces. Posible editando sólo dos de los genes de la fruta. Un estudio demostró que la eliminación de genes provocaba un aumento de los niveles de glucosa y fructosa en frutas genéticamente modificadas hasta en un 30% en comparación con los tomates producidos en masa.1 Publicado hoy en naturaleza.

Mejor aún, los tomates genéticamente modificados pesan casi lo mismo que los que se venden ahora y las plantas producen la misma fruta que las variedades actuales. Estos hallazgos no sólo pueden ayudar a mejorar los tomates en todo el mundo, sino que también son un paso importante hacia la comprensión. Cómo las frutas producen y almacenan azúcar“, escriben los autores.

Christophe Rothan, biólogo frutícola del Instituto Nacional Francés de Investigación Agrícola en París, que no participó en el estudio, dice que este es “excelente e importante en su campo y más allá”. Esto plantea “la posibilidad de utilizar la gran diversidad genética encontrada en las especies silvestres, que se ha perdido en parte en las variedades domesticadas, para mejorar las variedades modernas”, añade.

salsa especial

Cada año se producen en todo el mundo más de 186 millones de toneladas de tomates, lo que convierte a la fruta en uno de los cultivos hortícolas más valiosos del mundo. Como otros cultivos Los tomates fueron domesticados seleccionando rasgos que reflejan la preferencia humana, como el tamaño de la fruta.. tomates cultivados Hoy en día son hasta 100 veces más grandes que sus ancestros silvestres, lo que ayuda a aumentar la cantidad de frutos producidos por cada planta.

Pero ese gran tamaño tiene un costo: normalmente, cuanto más grande es la fruta, menores son los azúcares responsables del clásico sabor del tomate de cosecha propia. Por el contrario, los tomates de los supermercados “saben a agua”, dice el coautor del estudio Jingyi Zhang, genetista vegetal de la Academia China de Ciencias Agrícolas en Beijing. “No tienen sabor.”

Para abordar este problema, Zhang y sus colegas compararon los genomas de especies de tomate cultivadas (tomate solana) con sus homólogos salvajes más dulces. Encontraron el punto óptimo en dos genes, cada uno de los cuales codifica una proteína que descompone las enzimas responsables de producir azúcar. Usar Tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9Los investigadores desactivaron ambos genes y descubrieron que las plantas daban frutos más dulces que los de las variedades ampliamente cultivadas.

Anne dice que los nuevos tomates serán bienvenidos no sólo porque complacerán a los consumidores, sino también porque podrían reducir la cantidad de tiempo, energía y dinero que se dedica a preparar otros productos como la pasta de tomate, que implica eliminar el agua de la fruta. Powell, un bioquímico de plantas jubilado que trabajó anteriormente en la Universidad de California, Davis.

Los hallazgos también pueden dar frutos para otros productos: estos genes se encuentran en una variedad de especies de plantas, dice Powell, y los mecanismos detrás de la producción de azúcar en la fruta han desconcertado a los científicos durante mucho tiempo.

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CRISPR ayuda a las células madre del cerebro a recuperar su juventud en ratones

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Micrografía de luz fluorescente de grupos de células madre neurales que se muestran en rosa y amarillo sobre un fondo negro

Las células madre del cerebro (coloreadas artificialmente) dan lugar a neuronas en los jóvenes, pero esta capacidad se desvanece con la edad.Crédito: Riccardo Cassiani-Ingoni/Biblioteca de imágenes científicas

Evidencia para mantener Células cerebrales renovadas Joven y enérgico a la vejez Surgió aplicando la edición de genes CRISPR a ratones1.

La edad dificulta la capacidad Células madre en el cerebro Para producir nuevas células, pero los autores del estudio descubrieron que la reducción de la actividad de un gen específico conducía a la regeneración de estas células. Células madreEsto les permite multiplicarse y proporcionar al cerebro un suministro de neuronas frescas.

Este gen regula el consumo de glucosa de las células madre, un azúcar que desempeña un papel esencial en el metabolismo celular. Los hallazgos en ratones encajan bien con la imagen que emerge de los estudios de cerebros humanos post-mortem. Estos esfuerzos también han descubierto que la edad afecta el metabolismo cerebral, dice Maura Boldrini, neurocientífica y psiquiatra del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York, que no participó en la investigación más reciente. “Es posible que su metabolismo sea menos eficiente de lo que solía ser”, dice, añadiendo que los hallazgos en humanos y el estudio en ratones, publicado hoy en la revista naturaleza“Abriendo nuevos horizontes para posibles tratamientos”.

una mente joven

role Células madre neuronales En el cerebro humano adulto ha sido controvertido. Boldrini y otros han publicado evidencia de que se producen nuevas neuronas en el hipocampo, un área del cerebro importante para el aprendizaje y la memoria, al menos hasta los 79 años.2. Su equipo ahora busca descubrir si la producción de nuevas neuronas cambia en personas con este problema. enfermedad de alzheimer O enfermedades psicológicas. Pero algunos investigadores informaron que no pudieron encontrar evidencia de que los adultos produzcan nuevas neuronas en el hipocampo. “Este debate aún está en curso”, dice Boldrini.

En cuanto a los ratones, el panorama es más claro. Las células madre neurales ubicadas en un área del cerebro llamada zona subventricular pueden dar origen a neuronas y otro tipo de células. Estas células jóvenes luego migran a… El bulbo olfatorio, que controla el sentido del olfato.a. Un suministro constante de nuevas neuronas al bulbo olfatorio tiene sentido en ratones, porque dependen en gran medida del olfato para percibir cambios en su entorno, dice Anne Brunet, genetista que estudia el envejecimiento en la Universidad de Stanford en California y autora del nuevo estudio. Él estudia.

Sin embargo, a medida que los ratones envejecen, esas células madre se vuelven menos activas. Brunet y sus colegas decidieron averiguar por qué. usa el equipo Edición del genoma CRISPR-Cas9 Para inactivar sistemáticamente 23.000 genes, luego probar el efecto de cada gen inactivado en células madre neurales que se tomaron de ratones jóvenes y viejos y se cultivaron en el laboratorio.

Fortalecer las neuronas

La prueba arrojó 300 genes que pueden desempeñar un papel en el envejecimiento de las células madre neurales. Los investigadores también redujeron el grupo utilizando CRISPR-Cas9 para inactivar algunos de estos genes en células de la zona subventricular de ratones vivos jóvenes y viejos. A continuación, los investigadores examinaron los bulbos olfativos de los animales e identificaron una selección de genes clave. La alteración de estos genes aumentó la producción de células madre neurales en animales más viejos, pero no afectó a las células madre en animales jóvenes.

Uno de estos genes se llama slc2a4codifica una proteína que importa glucosa a las células. Su inactivación reduce la absorción de glucosa por las células y aumenta su capacidad para proliferar.

Este hallazgo es consistente con estudios previos que han encontrado un vínculo entre el metabolismo del azúcar y el envejecimiento, dice Saúl Villeda, neurocientífico de la Universidad de California en San Francisco. Por ejemplo, investigadores informaron recientemente que un medicamento para la diabetes puede Prevenir el deterioro cognitivo relacionado con la edad En monos. Pero el último descubrimiento es particularmente importante, afirma, porque apunta a una proteína específica que tiene un papel clave y podría ser objeto de estudios futuros.

Incluso si se cuestiona el papel de las células madre neurales en humanos adultos, los hallazgos proporcionan información importante para diseñar terapias celulares que algún día puedan tratar enfermedades neurodegenerativas, afirma Villeda.

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La carrera desesperada por utilizar CRISPR para tratar una rara enfermedad neurodegenerativa

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Cuatro astronautas experimentan la ingravidez en un vuelo en gravedad cero.

La tripulación del Inspiration4 experimenta gravedad cero durante un vuelo de entrenamiento.Crédito: Personal de Inspiration4/John Krause

Cómo los vuelos espaciales alteran la biología de una persona

Sin embargo, solo unos pocos días en órbita pueden causar alteración de las células inmunitarias, deshidratación y pensamientos confusos. La mayoría de estas condiciones vuelven a la normalidad poco después de que los viajeros regresan a la Tierra.Según el mayor catálogo de datos que detalla los efectos de los viajes espaciales en el cuerpo humano. Los informes pretenden trazar cómo los vuelos espaciales afectan a los turistas espaciales, que tienen una variedad más amplia de antecedentes de salud que los astronautas entrenados. “Este es el comienzo de la medicina de precisión para los vuelos espaciales”, dice el genetista Christopher Mason, coautor de parte de la investigación.

referencia: naturaleza Hoja 1 & naturaleza Hoja 2

La domesticación de los caballos para el transporte se produjo casi mil años después de lo que se pensaba. Un estudio realizado el año pasado atribuyó al pueblo Yamnaya, en el suroeste de Asia, el mérito de ser los primeros jinetes, hace unos 5.000 años. El análisis de ADN de 475 caballos antiguos muestra ahora que ese no era el caso incluso entonces Hace 4.200 años los caballos comenzaron a mostrar signos de cría dirigida por humanos, incluida una reproducción y apareamiento más rápidos entre animales estrechamente relacionados. Una raza de caballo hereditaria rápidamente se volvió dominante en toda Eurasia. Es probable que inicialmente los caballos se criaran principalmente por su carne y leche, un intento de domesticación que finalmente fracasó.

Noticias científicas | 6 minutos de lectura

referencia: naturaleza papel & Avance de la ciencia papel (a partir de 2023)

Las cadenas de algunos aminoácidos (los componentes moleculares de las proteínas) forman espontáneamente una taza cuando se mezclan con agua. Grietas que se forman en el vidrio peptídico cuando se seca demasiado Desaparece por completo si se deja en un ambiente húmedo.. Además, las propiedades únicas de este vidrio peptídico le permiten actuar como un fuerte adhesivo entre superficies hidrófilas.

Naturaleza | vídeo de 4 minutos

Características y opinión

Los investigadores de la India lucharon por desarrollar Cuál podría ser el primer tratamiento de edición genética para detener una rara enfermedad neurodegenerativa que afecta a una mujer joven. Al final, el ritmo de la búsqueda fue demasiado lento para salvarle la vida. “Lo que intentábamos hacer era en realidad más ciencia ficción”, dice el científico de terapia génica Arkasubra Ghosh. Él y otros siguen convencidos de que la edición de genes CRISPR puede ofrecer esperanza a muchas personas cuyas condiciones genéticas han sido pasadas por alto. “Los pacientes están esperando, las familias están esperando”, dice Jennifer Doudna, pionera de CRISPR. “Así que tenemos que seguir adelante con eso”. Pero la dura realidad es que crear las tecnologías necesarias para crear rápidamente tratamientos personalizados llevará años, tiempo que la mayoría de las personas con estas afecciones no tienen.

Naturaleza | lectura de 15 minutos

Un diagrama que muestra cómo se podría haber utilizado el editor de bases CRISPR-Cas9 para corregir una mutación de base única en el trastorno genético Oditi.

Un enfoque restaurativo puede hacer eso Abordar mejor los problemas subyacentes que conducen al acoso y la intimidación En el mundo académico. La abogada Georgina Calvert-Lee dice que los procesos disciplinarios tradicionales, “inspirados en el sistema de justicia penal, no están funcionando”. Los enfoques restaurativos, que involucran a todas las partes afectadas por un incidente en conversaciones mediadas, se han utilizado con éxito en otros contextos, por ejemplo para abordar la reincidencia de los jóvenes. Este proceso puede permitir que las personas “lleguen a una comprensión compartida de lo que sucedió y satisfagan las necesidades de esas personas”, dice la investigadora en educación Nicola Preston.

Naturaleza | lectura de 13 minutos

Necesidades científicas Términos que van más allá de masculino, femenino, cis y transgénero para capturar los matices de la experiencia humana de género., tres estudiosos defienden la bioética y la salud sexual. “La forma en que las personas se identifican determina no sólo sus experiencias de marginación, sino también sus cuerpos, ya sea que eso influya en sus hábitos de fumar, si hacen ejercicio, lo que comen o si se someten a terapia hormonal o cirugías”, explican los investigadores en relación con la transición. .” El trío dice que incluir más que categorías binarias cuando sea apropiado puede mejorar la validez de los estudios, agudizar las preguntas de investigación y ayudar a los científicos a pensar en lo que realmente están tratando de lograr.

Naturaleza | 9 minutos de lectura

Cita del día

La arqueóloga Petra Kremer contó ajuares funerarios en más de 1.000 sitios de enterramiento excavados en el Imperio Asirio y descubrió que la brecha de riqueza entre ricos y pobres se amplió dramáticamente a medida que crecía el imperio. (Destacando la investigación de la naturaleza | 2 minutos de lecturamuro de protección de la naturaleza)

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‘ChatGPT for CRISPR’ creates new gene-editing tools

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Computer illustration showing the molecular structure of the CRISPR-Cas9 gene editing complex from Streptococcus pyogenes.

A 3D model of the CRISPR-Cas9 gene editing complex from Streptococcus pyogenes.Credit: Indigo Molecular Images/Science Photo Library

In the never-ending quest to discover previously unknown CRISPR gene-editing systems, researchers have scoured microbes in everything from hot springs and peat bogs, to poo and even yogurt. Now, thanks to advances in generative artificial intelligence (AI), they might be able to design these systems with the push of a button.

This week, researchers published details of how they used a generative AI tool called a protein language model — a neural network trained on millions of protein sequences — to design CRISPR gene-editing proteins, and were then able to show that some of these systems work as expected in the laboratory1.

And in February, another team announced that it had developed a model trained on microbial genomes, and used it to design fresh CRISPR systems, which are comprised of a DNA or RNA-cutting enzyme and RNA molecules that direct the molecular scissors as to where to cut2.

“It’s really just scratching the surface. It’s showing that it’s possible to design these complex systems with machine-learning models,” says Ali Madani, a machine-learning scientist and chief executive of the biotechnology firm Profluent, based in Berkeley, California. Madani’s team reported what it says is “the first successful editing of the human genome by proteins designed entirely with machine learning” in a 22 April preprint1 on bioRxiv.org (which hasn’t been peer-reviewed).

Alan Wong, a synthetic biologist at the University of Hong Kong, whose team has used machine learning to optimize CRISPR3, says that naturally occurring gene-editing systems have limitations in terms of the sequences that they can target and the sort of changes that they can make. For some applications, therefore, it can be a challenge to find the right CRISPR. “Expanding the repertoire of editors, using AI, could help,” he says.

Trained on genomes

Whereas chatbots such as ChatGPT are designed to handle language after being trained on existing text, the CRISPR-designing AIs were instead trained on vast troves of biological data in the form of protein or genome sequences. The goal of this ‘pre-training’ step is to imbue the models with insight into naturally occurring genetic sequences, such as which amino acids tend to go together. This information can then be applied to tasks such as the creation of totally new sequences.

Madani’s team previously used a protein language model they developed, called ProGen, to come up with new antibacterial proteins4. To devise new CRISPRs, his team retrained an updated version of ProGen with examples of millions of diverse CRISPR systems, which bacteria and other single-celled microbes called archaea use to fend off viruses.

Because CRISPR gene-editing systems comprise not only proteins, but also RNA molecules that specify their target, Madani’s team developed another AI model to design these ‘guide RNAs’.

The team then used the neural network to design millions of new CRISPR protein sequences that belong to dozens of different families of such proteins found in nature. To see whether AI-designed CRISPRs were bona fide gene editors, Madani’s team synthesized DNA sequences corresponding to more than 200 protein designs belonging to the CRISPR–Cas9 system that is now widely used in the laboratory. When they inserted these sequences — instructions for a Cas9 protein and a ‘guide RNA’ — into human cells, many of the gene editors were able to precisely cut their intended targets in the genome.

The most promising Cas9 protein — a molecule they’ve named OpenCRISPR-1 — was just as efficient at cutting targeted DNA sequences as a widely used bacterial CRISPR–Cas9 enzyme, and it made far fewer cuts in the wrong place. The researchers also used the OpenCRISPR-1 design to create a base editor — a precision gene-editing tool that changes individual DNA ‘letters’ — and found that it, too, was as efficient as other base-editing systems, as well as less prone to errors.

Another team, led by Brian Hie, a computational biologist at Stanford University in California, and by bioengineer Patrick Hsu at the Arc Institute in Palo Alto, California, used an AI model capable of generating both protein and RNA sequences. Their model, called EVO, was trained on 80,000 genomes from bacteria and archaea, as well as other microbial sequences, amounting to 300 billion DNA letters. Hie and Hsu’s team has not yet tested its designs in the lab. But predicted structures of some of the CRISPR–Cas9 systems they designed resemble those of natural proteins. Their work was described in a preprint2 posted on bioRxiv.org, and has not been peer-reviewed.

Precision medicine

“This is amazing,” says Noelia Ferruz Capapey, a computational biologist at the Molecular Biology Institute of Barcelona in Spain. She’s impressed by the fact that researchers can use the OpenCRISPR-1 molecule without restriction, unlike with some patented gene-editing tools. The ProGen2 model and ‘atlas’ of CRISPR sequences used to fine-tune it are also freely available.

The hope is that AI-designed gene-editing tools could be better suited to medical applications than are existing CRISPRs, says Madani. Profluent, he adds, is hoping to partner with companies that are developing gene-editing therapies to test AI-generated CRISPRs. “It really necessitates precision and a bespoke design. And I think that just can’t be done by copying and pasting” from naturally-occurring CRISPR systems, he says.

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