Praca opublikowana dzisiaj w @NatureBiotech z laboratoriów Arca @LukeGilbertSF i @pdhsu przedstawia nowy sposób wprowadzania dużych sekwencji DNA do genomu przy użyciu zaprojektowanych rekombinaz, które nie wymagają cięcia DNA ani nie polegają na mechanizmach naprawczych komórki.

Rekombinazy to enzymy zdolne do wstawiania DNA w określonych miejscach w genomie bez konieczności tworzenia podwójnych pęknięć, jak robi to CRISPR. Istniejące rekombinazy mają jednak ograniczenia – osiągają tylko ~5% efektywności i często trafiają w setki miejsc off-target.

Zespół opracował kompleksową strategię inżynieryjną, aby poprawić zarówno wydajność, jak i specyfikę, łącząc ewolucyjne przesiewanie w celu znalezienia lepszych mutacji, uczenie maszynowe do przewidywania, które mutacje współdziałają oraz łączenie enzymu z dCas9, aby skierować go we właściwe miejsce.

Przetestowali tysiące mutacji, aby zidentyfikować, które poprawiły enzym, a następnie użyli modeli obliczeniowych, aby przewidzieć, jak połączenie mutacji wpłynie na wydajność, co pozwoliło im szybko zbudować wysoko zoptymalizowane warianty.

Najlepsze warianty osiągnęły 97% specyficzności i do 53% efektywności, co stanowi 7,5-krotny wzrost dokładności i 12-krotny wzrost efektywności w porównaniu do początkowego enzymu. Oznacza to, że badacze mogą teraz wybierać warianty zoptymalizowane pod kątem maksymalnej efektywności, specyficzności lub równowagi między nimi.