Работа, опубликованная сегодня в @NatureBiotech от лабораторий Arc, @LukeGilbertSF и @pdhsu, представляет новый способ вставки больших последовательностей ДНК в геном с использованием инженерных рекомбиноз, которые не требуют разрезания ДНК и не полагаются на механизмы восстановления клетки.

Рекомбиназы – это ферменты, способные вставлять ДНК в специфические участки генома без необходимости создавать разрывы в обеих цепях, как это делает CRISPR. Существующие рекомбиназы, однако, имеют ограничения – управляют только ~5% эффективностью и часто попадают в сотни внецелевых участков.

Команда разработала комплексную инженерную стратегию для повышения как эффективности, так и специфичности, сочетая эволюционный скрининг для поиска лучших мутаций, машинное обучение для предсказания, какие мутации работают вместе, и слияние фермента с dCas9, чтобы направить его в правильное место.

Они протестировали тысячи мутаций, чтобы определить, какие из них улучшили фермент, а затем использовали вычислительные модели, чтобы предсказать, как сочетание мутаций повлияет на производительность, что позволило им быстро создать высоко оптимизированные варианты.

Лучшие варианты достигли 97% специфичности и до 53% эффективности, что является 7,5-кратным увеличением точности и 12-кратным увеличением эффективности по сравнению с исходным ферментом. Это означает, что исследователи теперь могут выбирать варианты, оптимизированные для максимальной эффективности, специфичности или баланса между ними.