Техника за прецизно редактиране на големи сегменти от ДНК може да преобрази изследванията на болести и селекцията на култури, смятат експерти. Група китайски учени са преодолели предизвикателство, което обърква биолозите от десетилетия, като са разработили нов инструмент за генно редактиране, способен да манипулира с висока точност милиони базови двойки - градивните елементи на ДНК, пише South China Morning Post.

Това постижение беше определено като "много значителен напредък" от професор Ин Хао, специалист по генно редактиране в Медицинския изследователски институт на Университета в Ухан, който не е участвал в изследването. Той допълни, че откритието ще помогне да се положат основите за бъдещи постижения в генетичното инженерство в областите на биомедицината и селското стопанство.

Една човешка клетка съдържа около 3 милиарда базови двойки. Добре познати технологии като Crispr се използват широко за прецизно редактиране на конкретни гени и нуклеотидни бази. Въпреки това биолозите дълго време срещат трудности при мащабирането на процеса, така че да могат прецизно да манипулират хиляди или дори милиони бази.

Сега екип, ръководен от Гао Цайся - водещ изследовател в Института по генетика и развойна биология към Китайската академия на науките (КАС) в Пекин - е решил този проблем, като е направил 10-годишния инструмент за генно редактиране по-лесен за използване и по-ефективен. Изследването е публикувано в рецензираното списание Cell в понеделник.

Новите технологии за редактиране на генома, обединени под името системи за програмируемо инженерство на хромозоми (Programmable Chromosome Engineering - PCE), могат да редактират големи фрагменти от ДНК с прецизност, като обработват "от хиляди до милиони бази при по-висши организми, особено растения", според института. Инструментариумът обещава да промени начина, по който учените провеждат изследвания в нововъзникващи области като селекция на семена и синтетична биология.

Според пекинския клон на КАС, чрез манипулиране на структурната вариация на генома технологията ще "отвори нови пътища за подобряване на характеристиките на културите и лечение на генетични заболявания".

Постижението може да ускори и развитието на изкуствени хромозоми, които имат обещаващи приложения в области като синтетична биология.

Проф. Ин разказва, че историята започва с Cre-Lox - ключов и фундаментален ензим в биомедицината, използван за вмъкване, обръщане и замяна на големи сегменти от ДНК, както и за други модификации.

Но от откриването му през 80-те години насам многото недостатъци на ензима възпрепятстват учените да го използват широко. Един от проблемите е ниската му ефективност, която намалява с увеличаване на размера на редактирания фрагмент. Cre-Lox също така оставя следи ("белези") в генома.

Ин допълва, че понеже редактираните ДНК последователности са обратими, промените вероятно са само временни, дори след като учените са вложили значителни усилия за постигане на желаната модификация.

Именно тук се намесват Гао и нейният екип, чиято лаборатория е фокусирана върху разработването и прилагането на технологии за редактиране на генома, особено в земеделието.

Чрез преработване и оптимизиране на стратегиите за редактиране, изследователите са успели да решат всяко от предизвикателствата и да създадат нови методи за усъвършенстване на технологията.

Техниката PCE позволява прецизна манипулация на ДНК фрагменти с 3,5 пъти по-висока ефективност от оригиналния ензимен редактор, без да оставя "белези" и с минимизирана вероятност за обратимост.

"Това е много значителен напредък," казва Ин. В миналото е било необходимо да се редактират около 1000 семена, за да се избере едно, което отговаря на изискванията, но с новия инструмент броят може да бъде намален на 100, което "значително намалява натоварването на изследователите".

"През последните четири десетилетия това може да е един от много редките, дори безпрецедентни случаи на успешно модифициране на този ензим, за да се подобрят възможностите му като широко използван инструмент за генно редактиране," добавя той.

Проф. Ин очаква, че PCE системите в крайна сметка ще заменят съществуващите Cre-Lox системи в лаборатории по света, като ще донесат нова ефективност в медицинските изследвания и аграрното инженерство.