Benchmarking deep learning methods for predicting CRISPR/Cas9 sgRNA on- and off-target activities

清脆的 计算机科学 Cas9 标杆管理 深度学习 机器学习 人工智能 生物 遗传学 基因 业务 营销
作者
Guishan Zhang,Ye Luo,Xianhua Dai,Zhiming Dai
出处
期刊:Briefings in Bioinformatics [Oxford University Press]
卷期号:24 (6) 被引量:1
标识
DOI:10.1093/bib/bbad333
摘要

In silico design of single guide RNA (sgRNA) plays a critical role in clustered regularly interspaced, short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9 (CRISPR/Cas9) system. Continuous efforts are aimed at improving sgRNA design with efficient on-target activity and reduced off-target mutations. In the last 5 years, an increasing number of deep learning-based methods have achieved breakthrough performance in predicting sgRNA on- and off-target activities. Nevertheless, it is worthwhile to systematically evaluate these methods for their predictive abilities. In this review, we conducted a systematic survey on the progress in prediction of on- and off-target editing. We investigated the performances of 10 mainstream deep learning-based on-target predictors using nine public datasets with different sample sizes. We found that in most scenarios, these methods showed superior predictive power on large- and medium-scale datasets than on small-scale datasets. In addition, we performed unbiased experiments to provide in-depth comparison of eight representative approaches for off-target prediction on 12 publicly available datasets with various imbalanced ratios of positive/negative samples. Most methods showed excellent performance on balanced datasets but have much room for improvement on moderate- and severe-imbalanced datasets. This study provides comprehensive perspectives on CRISPR/Cas9 sgRNA on- and off-target activity prediction and improvement for method development.

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