CRISPR-GPT: An LLM Agent for Automated Design of Gene-Editing Experiments

基因组工程技术的引入已经改变了生物医学研究，使得精确改变基因信息成为可能。然而，创建一个高效的基因编辑系统需要深入了解CRISPR技术和正在研究的复杂实验系统。虽然大型语言模型在各种任务中显示出了潜力，但它们经常缺乏特定的知识，并且难以准确解决生物设计问题。在这项工作中，我们介绍了CRISPR-GPT，这是一个增强了领域知识和外部工具的LLM代理，以自动化和增强基于CRISPR的基因编辑实验的设计过程。CRISPR-GPT利用LLM的推理能力来促进选择CRISPR系统、设计指南RNA、推荐细胞递送方法、起草协议和设计确认编辑结果的验证实验的过程。我们展示了CRISPR-GPT协助非专业研究人员从头开始进行基因编辑实验的潜力，并验证了代理的有效性在一个真实的用例中。此外，我们探讨了与自动化基因编辑设计相关的道德和监管考虑因素，强调了这些工具的负责任和透明使用的必要性。我们的工作旨在弥合初学者生物研究人员和CRISPR基因组工程技术之间的差距，并展示LLM代理在促进复杂生物发现任务方面的潜力。

本论文旨在介绍CRISPR-GPT，一种利用领域知识和外部工具增强的LLM代理，以自动化和增强CRISPR基因编辑实验设计过程，以便协助非专业研究人员从零开始进行基因编辑实验。

CRISPR-GPT利用LLM的推理能力，帮助选择CRISPR系统、设计引导RNA、推荐细胞递送方法、起草协议以及设计验证实验以确认编辑结果，以便简化复杂的实验设计过程。

论文展示了CRISPR-GPT协助非专业研究人员进行基因编辑实验的潜力，并在一个真实的使用案例中验证了代理的有效性。此外，论文还探讨了自动化基因编辑设计所涉及的伦理和监管考虑因素，强调了这些工具的负责任和透明使用的必要性。

最近在这个领域中，还有一些相关的研究，如：1）基于机器学习的基因编辑设计方法；2）使用深度学习模型来预测CRISPR-Cas9的效率；3）基于LLMs的基因编辑实验自动化设计等。