CRISPRcleanR WebApp facilita le analisi degli screening CRISPR-Cas9

Una nuova applicazione web sviluppata dallo Iorio Group e dal team IT & digitalisation di Human Technopole aiuta gli scienziati che non hanno conoscenze informatiche specialistiche a elaborare e analizzare gli screening CRISPR-Cas9 riducendo i falsi positivi.

La tecnologia CRISPR/Cas9 è diventata lo standard di riferimento per l’editing del genoma e dell’epigenoma, per lo studio della regolazione dell’espressione genica e per gli screening volti a identificare nuovi bersagli terapeutici per il cancro e altre malattie. In un tipico screening CRISPR/Cas9, i modelli sperimentali di interesse (ad esempio, cellule in coltura, organoidi, modelli animali, ecc.) sono ingegnerizzati per esprimere Cas9, un enzima che taglia il DNA. In combinazione con la somministrazione di un pool di RNA a guida singola (sgRNA), questo sistema consente un’inattivazione precisa ed efficiente di qualsiasi gene. Le cellule così trasformate sono successivamente sottoposte ad una pressione selettiva tramite trattamento farmacologico, stimoli alla proliferazione o infezioni virali/patogene. Questo consente di identificare in modo affidabile i geni essenziali per affrontare un determinato stress fisiologico o, in generale, quelli critici per la sopravvivenza cellulare. Tuttavia, quando gli sgRNA hanno come bersaglio regioni del genoma altamente amplificate (un’alterazione particolarmente frequente nel cancro), si osserva una risposta alterata che porta alla morte cellulare indipendentemente dallo stato funzionale del gene bersaglio (effetto CNA). Pertanto, correggere questo effetto è fondamentale per ridurre l’identificazione dei cosiddetti “falsi positivi” in uno screening CRISPR/Cas9.

Per ridurre l’effetto CNA, Francesco Iorio – attualmente Group Leader presso il Centro di Ricerca di Biologia Computazionale dello Human Technopole – e Mathew Garnett, Principal Investigator al Wellcome Sanger Institute di Cambridge, Regno Unito, hanno sviluppato CRISPRcleanR, uno strumento computazionale accessibile gratuitamente che identifica e corregge i falsi positivi negli screening CRISPR-Cas9^[1]. CRISPRcleanR funziona in modo non supervisionato (cioè senza richiedere informazioni sullo stato del numero di copie genomiche del modello sottoposto a screening). Tuttavia, l’utilizzo di questo strumento richiede solide competenze di programmazione informatica.

Per massimizzare l’accessibilità e l’efficacia di CRISPRcleanR, e consentirne l’utilizzo a scienziati privi di competenze informatiche specialistiche, Alessandro Vinceti e Riccardo de Lucia, membri dello Iorio Group presso Human Technopole, hanno sviluppato CRISPRcleanR^WebApp. Questa applicazione web interattiva e di facile utilizzo, presentata in un articolo pubblicato su Cell Reports Methods, consente di analizzare ed elaborare i dati provenienti da screening CRISPR-Cas9 – a partire da dati di next-generation sequencing che non sono stati precedentemente processati. Grazie alla sua interfaccia grafica particolarmente intuitiva, CRISPRcleanR^WebApp può essere utilizzata anche da non-informatici. Fondamentale per la realizzazione di CRISPRcleanR^WebApp è stata la collaborazione tra lo Iorio Group e Luca Mauri, Carlos Fernandez, Krzysztof Kluczynski e Daniel Anderson – membri del team IT & digitalisation di Human Technopole – che hanno realizzato l’infrastruttura informatica e le tecnologie necessarie per ospitare l’applicazione web in-house.

CRISPRcleanR^WebApp è disponibile gratuitamente all’indirizzo https://crisprcleanr-webapp.fht.org/. L’applicazione offre un’efficace interazione con l’utente su un’ampia gamma di dispositivi, compresi tablet e smartphone, supporta un’ampia serie di librerie CRISPR e produce risultati facilmente utilizzabili e interpretabili da tutti gli scienziati senza richiedere alcun pre-processamento dei dati o conoscenze preliminari di programmazione informatica. I risultati sono riassunti in grafici che possono essere esplorati e scaricati in diversi formati o successivamente elaborati per usi più avanzati.

In sintesi, Vinceti, De Lucia e colleghi hanno sviluppato il primo tool a standard industriali e open-source di HT  per l’analisi degli screening CRISPR/Cas9. CRISPRcleanR^WebApp rappresenta inoltre uno dei primi esempi dell’impegno di Human Technopole in ambito open science e per la promozione di una conoscenza scientifica trasparente e accessibile, condivisa e sviluppata utilizzando le tecnologie digitali.

1.         Iorio, F., et al., Unsupervised correction of gene-independent cell responses to CRISPR-Cas9 targeting. BMC Genomics, 2018. 19(1): p. 604.

An interactive web application for processing, correcting and visualising genome-wide pooled CRISPR-Cas9 screens

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