Accurate deep learning off-target prediction with novel sgRNA-DNA sequence encoding in CRISPR-Cas9 gene editing
Notice bibliographique
Résumé
MOTIVATION: Off-target predictions are crucial in gene editing research. Recently, significant progress has been made in the field of prediction of off-target mutations, particularly with CRISPR-Cas9 data, thanks to the use of deep learning. CRISPR-Cas9 is a gene editing technique which allows manipulation of DNA fragments. The sgRNA-DNA (single guide RNA-DNA) sequence encoding for deep neural networks, however, has a strong impact on the prediction accuracy. We propose a novel encoding of sgRNA-DNA sequences that aggregates sequence data with no loss of information. RESULTS: In our experiments, we compare the proposed sgRNA-DNA sequence encoding applied in a deep learning prediction framework with state-of-the-art encoding and prediction methods. We demonstrate the superior accuracy of our approach in a simulation study involving Feedforward Neural Networks (FNNs), Convolutional Neural Networks (CNNs) and Recurrent Neural Networks (RNNs) as well as the traditional Random Forest (RF), Naive Bayes (NB) and Logistic Regression (LR) classifiers. We highlight the quality of our results by building several FNNs, CNNs and RNNs with various layer depths and performing predictions on two popular gene editing datasets (CRISPOR and GUIDE-seq). In all our experiments, the new encoding led to more accurate off-target prediction results, providing an improvement of the area under the Receiver Operating Characteristic (ROC) curve up to 35%. AVAILABILITY AND IMPLEMENTATION: The code and data used in this study are available at: https://github.com/dagrate/dl-offtarget. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Supplementary data are available at Bioinformatics online.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».