Heute in @NatureBiotech veröffentlicht, präsentieren die Labore von Arc’s @LukeGilbertSF und @pdhsu einen neuen Weg, um große DNA-Sequenzen in das Genom einzufügen, indem sie entwickelte Rekombinasen verwenden, die kein Schneiden von DNA erfordern und nicht auf die Reparaturmechanismen der Zelle angewiesen sind.

Rekombinasen sind Enzyme, die in der Lage sind, DNA an spezifischen Stellen im Genom einzufügen, ohne wie CRISPR Doppelstrangbrüche erzeugen zu müssen. Bestehende Rekombinasen haben jedoch Einschränkungen – sie erreichen nur eine Effizienz von etwa 5 % und treffen oft Hunderte von Off-Target-Stellen.

Das Team entwickelte eine umfassende Ingenieurstrategie, um sowohl die Effizienz als auch die Spezifität zu verbessern, indem es evolutionäres Screening einsetzte, um bessere Mutationen zu finden, maschinelles Lernen nutzte, um vorherzusagen, welche Mutationen zusammenwirken, und das Enzym mit dCas9 fusionierte, um es an den richtigen Ort zu leiten.

Sie testeten Tausende von Mutationen, um herauszufinden, welche das Enzym verbesserten, und verwendeten dann computergestützte Modelle, um vorherzusagen, wie sich die Kombination von Mutationen auf die Leistung auswirken würde, was es ihnen ermöglichte, hochoptimierte Varianten schnell zu entwickeln.

Die besten Varianten erreichten eine Spezifität von 97 % und eine Effizienz von bis zu 53 %, was eine 7,5-fache Steigerung der Genauigkeit und eine 12-fache Steigerung der Effizienz im Vergleich zum Ausgangsenzym bedeutet. Das bedeutet, dass Forscher jetzt Varianten auswählen können, die für maximale Effizienz, Spezifität oder eine Balance aus beidem optimiert sind.