——“双向门”改为“单通道”。为破解Lox位点固有对称性导致的重组反应可逆问题,研究团队创新性地开发了高通量重组位点快速改造平台,成功打造新型Lox变体,如同单向闸机门,只允许DNA片段按预定方向移动,更有利于目的编辑的发生。
——借助人工智能对Cre重组酶进行“团队优化”。简单来说,Cre重组酶是DNA片段的搬运工人,基于研究团队此前自主开发的人工智能新型蛋白质定向进化方法AiCE,研究人员对Cre蛋白多聚化界面进行精准优化,获得重组效率提升至3.5倍的工程化Cre蛋白变体,有效提高其活性,提升“工作效率”。
——打造“无痕编辑策略”Re-pegRNA。为避免重组后特异性位点残留干扰基因组编辑的精准性,研究团队开发的Re-pegRNA策略就像一块智能橡皮擦,能精准识别并消除这些残留位点,提高编辑精准性。
多场景应用将有望实现
业内人士认为,利用超大片段DNA精准无痕编辑新方法,通过操控基因组结构变异,可以为作物性状改良和遗传疾病治疗等开辟新路径。
在传统育种中,优良性状常与不良基因遗传连锁,如同“买一送一”的捆绑销售。大片段DNA精准无痕编辑的技术突破,有望推动新型育种策略的发展,如通过操纵遗传连锁、调控重组频率实现育性控制、消除连锁累赘,充分释放野生种质资源中优异等位基因的育种潜力。
目前,研究团队已经利用该技术成功创制了含315千碱基精准倒位的抗除草剂水稻种质。
在遗传疾病治疗领域,这项技术有望为因染色体异常导致的疾病提供新的治疗思路。此外,精准染色体编辑技术的突破将加速人工染色体构建,在合成生物学等新兴领域有重要的应用前景。 |