Группа китайских исследователей разработала инновационный метод программируемой хромосомной инженерии, который позволяет вносить точные изменения в ДНК растений и других организмов на масштабах от килобаз до мегабаз. Это открывает новые горизонты для генной инженерии и селекции.
Команда учёных из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук во главе с профессором Гао Цайся представила две новые технологии редактирования генома, объединённые под названием «Программируемая хромосомная инженерия» — PCE.
Исследование опубликовано 4 августа в журнале Cell.Разработчики смогли преодолеть ключевые ограничения классической системы Cre-Lox, которая ранее использовалась для точного хромосомного редактирования, но имела ряд технических проблем. Среди них — обратимость реакций из-за симметричных сайтов Lox, сложности с тетрамерной структурой фермента Cre и остаточные сайты Lox после рекомбинации, снижавшие точность вмешательств.
Для решения этих задач учёные предложили три инновационных подхода. Во-первых, была создана высокопроизводительная платформа с асимметричными Lox-сайтами для более точной модификации ДНК. Во-вторых, с помощью модели искусственного интеллекта AiCE оптимизировали мультимеризацию фермента Cre, что повысило его эффективность в 3,5 раза. В-третьих, внедрили стратегию «бесшовного» редактирования с использованием Re-pegRNA, которая полностью устраняет остаточные Lox-сайты.
В результате появились две программируемые платформы — PCE и RePCE. Они позволяют выполнять широкий спектр манипуляций с геномом: вставлять фрагменты ДНК длиной до 18,8 килобаз, заменять последовательности размером до 5 килобаз, создавать хромосомные инверсии длиной до 12 мегабаз, удалять участки длиной 4 мегабазы и даже проводить транслокации целых хромосом.
В качестве демонстрации возможностей технологии исследователи получили рис, устойчивый к гербицидам, с точной инверсией участка длиной 315 килобаз. Это показывает потенциал PCE расширения инструментов генной инженерии у высших организмов.
По словам профессора Гао Цайся, «наша работа устраняет многие ограничения традиционных методов и открывает путь к более точному и масштабному редактированию генома». Новая технология может существенно ускорить создание сортов растений с заданными свойствами.
Однако несмотря на значительный научный прогресс китайских ученых, применение технологий программируемого хромосомного редактирования в сельском хозяйстве вызывает и серьёзные опасения. Критики указывают на возможные экологические риски, связанные с непредсказуемыми мутациями и распространением генетически модифицированных организмов в природе, а также на этические вопросы, касающиеся вмешательства в геном живых существ.
Кроме того, существует общественное недоверие к ГМО-продуктам, которое может замедлить их внедрение и потребовать более строгого регулирования и долгосрочных исследований безопасности для здоровья человека и окружающей среды.
Свежие комментарии