Công trình được công bố hôm nay trên @NatureBiotech từ các phòng thí nghiệm của Arc’s @LukeGilbertSF & @pdhsu trình bày một cách mới để chèn các chuỗi DNA lớn vào bộ gen bằng cách sử dụng các recombinase được thiết kế mà không cần cắt DNA hoặc dựa vào cơ chế sửa chữa của tế bào.

Recombinases là các enzyme có khả năng chèn DNA vào các vị trí cụ thể trong bộ gen mà không cần tạo ra các đứt gãy sợi đôi như CRISPR. Tuy nhiên, các recombinases hiện có vẫn có những hạn chế – chỉ quản lý được khoảng 5% hiệu suất và thường xuyên chạm vào hàng trăm vị trí không mục tiêu.

Nhóm đã phát triển một chiến lược kỹ thuật toàn diện để cải thiện cả hiệu quả và độ đặc hiệu, kết hợp sàng lọc tiến hóa để tìm ra các đột biến tốt hơn, học máy để dự đoán các đột biến nào hoạt động cùng nhau và gắn enzyme vào dCas9 để hướng dẫn nó đến vị trí chính xác.

Họ đã thử nghiệm hàng ngàn đột biến để xác định đột biến nào cải thiện enzyme, sau đó sử dụng các mô hình tính toán để dự đoán cách kết hợp các đột biến sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất, cho phép họ xây dựng các biến thể tối ưu hóa cao một cách nhanh chóng.

Các biến thể tốt nhất đạt được độ đặc hiệu 97% và hiệu suất lên đến 53%, tăng 7,5 lần độ chính xác và 12 lần hiệu suất so với enzyme ban đầu. Điều này có nghĩa là các nhà nghiên cứu giờ đây có thể chọn các biến thể được tối ưu hóa cho hiệu suất tối đa, độ đặc hiệu, hoặc sự cân bằng giữa cả hai.