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# Biología # Bioinformática

Revolucionando la edición genética con Crackling-Cloud

Descubre cómo Crackling-Cloud hace que la edición genética sea accesible para todos los investigadores.

Jacob Bradford, Divya Joy, Mattias Winsen, Nicholas Meurant, Mackenzie Wilkins, Laurence Wilson, Denis Bauer, Dimitri Perrin

― 8 minilectura


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CRISPR-Cas9 es una herramienta que los científicos usan para editar genes, como un procesador de texto te deja editar un documento. Esta tecnología es popular principalmente porque es sencilla y asequible. Cuando los investigadores usan CRISPR-Cas9, lo combinan con algo llamado guía-RNA (GRNA). Este gRNA le dice al sistema dónde hacer cortes en el ADN. Con esta configuración, los científicos pueden cambiar o editar genes con facilidad.

Imagina intentar corregir un error tipográfico en un libro. Necesitas un método fiable para encontrar el lugar correcto y hacer el cambio sin estropear otras líneas. Eso es básicamente lo que hace CRISPR-Cas9, pero con genes en lugar de palabras. La herramienta ha abierto las puertas a grandes estudios en genética, facilitando la vida a los investigadores. Pero como todo, requiere algo de planificación y control de calidad.

La Importancia de un Buen gRNA

Elegir el gRNA correcto es crucial para una edición de genes exitosa. Hay dos cosas principales en las que pensar:

  1. Actividad en el objetivo: Esto es cuán bien funciona el gRNA en el lugar deseado en el ADN, respecto a su eficiencia.
  2. Actividad fuera del objetivo: Esto cubre cuán bien un gRNA evita hacer cortes en lugares donde no debería, relacionado con su especificidad.

Un buen gRNA es aquel que hace un gran trabajo en el lugar correcto y no se mete en otras áreas. Piénsalo como un cortador de pizza: debería cortar la pizza perfectamente sin cortar el mantel de abajo.

La Elección Inteligente para gRNA

Para elegir el mejor gRNA, los investigadores han desarrollado un método que verifica usando múltiples enfoques. Si al menos dos de tres métodos coinciden en un gRNA particular, lo etiquetan como eficiente. Esto añade un nivel de precisión que hace que los resultados sean más fiables.

Usando este enfoque inteligente, los científicos han tenido tasas de éxito en la edición de genes que son notablemente altas-¡hasta un 99%! Eso es casi como si un concursante de un programa de juegos ganara un millón de dólares.

Evaluando la Especificidad del gRNA

Ahora, al evaluar cuán bien un gRNA evita hacer cortes no deseados, el desafío crece. Los investigadores podrían comparar cada gRNA con cada posible sitio objetivo en el genoma. Sin embargo, esto es como tratar de encontrar una aguja en un pajar, pero con cientos de miles de agujas. En lugar de pasar por billones de comparaciones, desarrollaron un método más rápido que mira a sitios estrechamente relacionados, haciendo el proceso mucho más eficiente.

Su herramienta, llamada Crackling, es una de las más rápidas del juego. Ayuda a los científicos a encontrar ese corte perfecto de pizza sin arruinar el mantel de abajo.

Accesibilidad y Facilidad de Uso

Por supuesto, las herramientas más inteligentes del mundo pueden ser inútiles si los usuarios no tienen el conocimiento técnico para usarlas. Muchos investigadores pueden no tener acceso a los sistemas informáticos sofisticados necesarios para ejecutar estos programas. Para abordar este problema, Crackling ya está disponible en los servicios en la nube de Amazon.

Con solo un clic, los científicos pueden desplegar el software en su propio espacio virtual sin necesidad de entender cosas complicadas como redes y gestión de servidores. Es como pedir pizza en línea; solo necesitas elegir tus ingredientes y darle al botón de "pedir".

Computación en la Nube sin Servidores: La Magia Detrás

La computación en la nube sin servidores suena compleja, pero en realidad solo es una forma elegante de decir que los usuarios no tienen que gestionar los servidores. Cuando los investigadores quieren usar Crackling, solo envían su trabajo a través de una interfaz fácil de usar, y la tecnología se encarga del resto.

Cuando el trabajo está hecho, la potencia computacional se reduce a cero, ahorrando costos cuando nadie está procesando información activamente. Es como contratar a un mago que solo aparece cuando necesitas un truco y desaparece una vez que el espectáculo ha terminado-¡sin tarifa mensual por un conejo en espera!

Crackling-Cloud: Haciendo la Vida Más Fácil

Presentamos Crackling-Cloud, una nueva versión de la herramienta que utiliza este modelo de computación en la nube sin servidores. Esto significa que más personas pueden tener acceso a ella sin necesitar hardware elegante o capacitación especial. Ahora, los usuarios pueden trabajar en sus propios entornos de nube, manteniendo sus datos seguros y a salvo, en lugar de enviarlos a alguien más.

Esta configuración no solo es amigable para los científicos; también es amigable para sus bolsillos. Debido a que los recursos solo se usan cuando son necesarios, no hay necesidad de preocuparse por costos acumulándose por servidores inactivos.

¿Cómo Funciona?

Crackling-Cloud tiene una arquitectura basada en eventos. Imagínalo como un diner ocupado donde los pedidos llegan y se procesan rápidamente. Cuando un investigador quiere diseñar gRNA, envía una solicitud a través de una simple interfaz web. El sistema procesa el pedido, verifica los recursos necesarios y se pone a trabajar.

Si el usuario quiere trabajar con un genoma que no está disponible, puede subirlo de manera segura. Una vez que todos los datos necesarios están en su lugar, el sistema genera una lista de posibles gRNA, incluyendo cuán bien funciona cada uno y si podrían causar algún problema.

Después de que el trabajo está hecho, los resultados se almacenan y pueden recuperarse de varias maneras, haciéndolo tan fácil como chequear tu correo electrónico. Y solo en caso de que alguien se sienta ambicioso, los usuarios avanzados pueden profundizar en los datos usando sus propias herramientas.

El Rendimiento

En el pasado, los investigadores han probado diferentes herramientas para diseñar gRNA, y encontraron que Crackling está entre las más rápidas y precisas.

Para poner esto a prueba, los científicos midieron cuánto tiempo tardaba en procesar diferentes cantidades de gRNA. En un experimento, encontraron que Crackling-Cloud podía analizar 1,000 gRNA en solo 69 segundos. Para 10,000 gRNA, tomó aproximadamente 3.5 minutos. Para los que cuentan, eso es más rápido que encontrar las piezas correctas en una caja de pizza grande.

Manejo de Genomas Más Grandes

Cuando se trata de trabajar con genomas más grandes, las cosas pueden complicarse. La tarea requiere recursos computacionales significativos, y la mayoría de las herramientas tienen problemas con esto. En el caso de Crackling-Cloud, aprovecha los vastos recursos de la nube, permitiendo un procesamiento eficiente sin necesidad de hardware costoso.

Haciendo que Sea Accesible para Todos

Entonces, ¿por qué Crackling Cloud es tan importante? Simplifica todo el proceso para usuarios que pueden no ser expertos en tecnología. Con una configuración sencilla, cualquiera puede desplegar el software en su cuenta de Amazon, solo necesita un nombre de usuario, contraseña y una tarjeta de crédito. ¡Se acabaron los días en que los expertos en tecnología tenían una ventaja injusta!

Ahora, los usuarios pueden comenzar a trabajar en sus diseños de gRNA de inmediato, sin instalaciones complicadas ni gestión de servidores requeridas.

La Privacidad de los Datos Importa

En el mundo de la ciencia, la privacidad de los datos es fundamental. Usar servidores web tradicionales significa que los investigadores tienen que enviar sus datos, lo cual no es ideal. Con Crackling-Cloud, pueden mantener sus datos seguros dentro de su propia configuración en la nube. Tienen control sobre cómo se maneja y comparte su información, aliviando cualquier preocupación sobre fugas o pérdidas de datos.

La Magia del Modelo Sin Servidores

Usar el modelo sin servidores elimina el desperdicio. Si no hay trabajo que completar, los recursos pueden ser utilizados por otros, reduciendo significativamente los costos. También agiliza el desarrollo de software al reducir la necesidad de gestionar servidores físicos.

Con Crackling-Cloud, cuando no hay gRNA que diseñar, los recursos pueden relajarse como un gato en un alféizar soleado en lugar de estar en espera. Todo el sistema está diseñado para mantener las cosas suaves y ahorrar dinero, permitiendo a los investigadores centrarse en lo que realmente importa: ¡la ciencia!

Soluciones Plantilladas para el Desarrollo Futuro

Finalmente, Crackling-Cloud ofrece una solución plantillada construida usando herramientas robustas de Amazon. Esto mejora la seguridad y simplifica el despliegue. Es como conseguir una mezcla de galletas preempaquetada: solo necesitas añadir los huevos y la mantequilla. Los futuros desarrolladores también pueden modificar fácilmente la configuración para satisfacer sus propias necesidades.

Crackling-Cloud se destaca como una herramienta moderna de diseño de gRNA para CRISPR-Cas9 que ofrece accesibilidad, eficiencia y Privacidad de Datos, todo mientras cuesta mucho menos. Es tecnología que realmente busca hacer la vida más fácil, asegurándose de que cualquiera pueda participar en la diversión de editar genes sin arruinarse.

Así que, si alguna vez pensaste que la Edición genética era solo para magos de la ciencia, piénsalo de nuevo. Con herramientas como Crackling-Cloud, ¡puede ser tan fácil como un pastel-o quizás, tan fácil como una pizza!

Fuente original

Título: Crackling Cloud: an event-driven, cloud-based CRISPR-Cas9 guide RNA design tool

Resumen: Gene editing has been revolutionised by the CRISPR-Cas9 technology. The versatility and ease-of-use of the technology far exceeds its predecessors, however, the selection of a high-quality guide RNA (gRNA) is critical to directing it to a target site. Selecting gRNA calls upon high-performance algorithms that evaluate nuclease activity at on-target and off-target sites. While there are a suite of programs available, many struggle to analyse the largest genomes, or their predictive accuracy is low. We have previously published a program, named Crackling that is amongst the fastest and most accurate tools available, however, it requires an end-user to have access to a traditional high-performance computing environment. Here, we present an adaptation of Crackling, named Crackling Cloud, that takes advantage of modern serverless cloud technologies that are widely available to anyone, and do not consume resources and incur costs when sitting idle, but can scale to use large volumes of resources when analyses require that. Crackling Cloud is provided as a templated solution using technologies of Amazon Web Services, and is available for free on GitHub under the terms of the BSD 3-clause licence: https://github.com/bmds-lab/Crackling-AWS

Autores: Jacob Bradford, Divya Joy, Mattias Winsen, Nicholas Meurant, Mackenzie Wilkins, Laurence Wilson, Denis Bauer, Dimitri Perrin

Última actualización: 2024-12-05 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626718

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626718.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

Gracias a biorxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.

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