Китайские учёные совершили прорыв в редактировании генома

Итеративные технологии рекомбиназы для точного хромосомного инжиниринга. Автор: IGDB

Китайские исследователи разработали две новые технологии редактирования генома, объединённые под названием «Программируемая хромосомная инженерия» (PCE). Результаты исследования, опубликованные 4 августа в журнале Cell, позволяют осуществлять точные манипуляции с ДНК в диапазоне от килобазы до мегабазы у высших организмов, особенно растений. Работу возглавила профессор Гао Цайся из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук.

Учёные преодолели ключевые ограничения системы Cre-Lox, которая ранее использовалась для точного хромосомного редактирования. Среди решённых проблем:

• Обратимые реакции рекомбинации из-за симметрии сайтов Lox
• Сложности в инженерии тетрамерной структуры рекомбиназы Cre
• Остаточные сайты Lox после рекомбинации, снижающие точность редактирования

Команда разработала три инновационных подхода:

1. Создала высокопроизводительную платформу для модификации сайтов рекомбинации с асимметричным дизайном Lox-сайтов
2. Использовала модель AiCE (искусственный интеллект для белковой инженерии) для оптимизации мультимеризации Cre, повысив эффективность в 3,5 раза
3. Разработала стратегию «бесшовного» редактирования с помощью Re-pegRNA, устраняющую остаточные Lox-сайты

Объединение этих технологий позволило создать две программируемые платформы — PCE и RePCE. Они обеспечивают:

• Точную вставку фрагментов ДНК до 18,8 килобаз
• Полную замену 5-килобазных последовательностей
• Хромосомные инверсии длиной 12 мегабаз
• Удаление 4-мегабазных участков
• Транслокации целых хромосом

В качестве доказательства концепции исследователи создали устойчивый к гербицидам рис с точной 315-килобазной инверсией, демонстрируя потенциал технологии для генной инженерии и улучшения сельскохозяйственных культур.

Эта работа не только преодолевает исторические ограничения системы Cre-Lox, но и открывает новые возможности для точного редактирования генома у различных организмов.

Дополнительная информация: Iterative recombinase technologies for efficient and precise genome engineering across kilobase to megabase scales, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.011. www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00800-1

Источник: Chinese Academy of Sciences