Chinesisches Forschungsteam entwickelt Werkzeug zur präzisen Bearbeitung von Millionen von DNA-Segmenten

Chinesische Wissenschaftler haben einen Durchbruch auf dem Gebiet der Gentechnik verkündet: ein Werkzeug, mit dem Millionen von Basenpaaren der DNA, der Grundeinheit des genetischen Codes des Lebens, präzise bearbeitet werden können.

Chinesische Wissenschaftler haben ein neues programmierbares Chromosomen-Engineering-System entwickelt, das auf der Verbesserung bestehender Genomeditierungsmethoden basiert und DNA-Fragmente 3,5-mal effizienter manipulieren kann als der ursprüngliche Enzym-Editor. – Foto: SCMP

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Gao Caixia vom Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat die jahrzehntealte Herausforderung der Bearbeitung großer DNA-Abschnitte mit Tausenden bis Millionen von Basenpaaren erfolgreich gelöst.

Werkzeuge wie CRISPR haben die Genomeditierung in der Vergangenheit revolutioniert, funktionierten aber hauptsächlich bei einzelnen Genen oder wenigen Basenpaaren. Die präzise Veränderung langer DNA-Abschnitte bleibt eine Herausforderung.

Die Forschungsergebnisse der Arbeitsgruppe von Professor Cao Thai Ha wurden in der Fachzeitschrift Cell veröffentlicht und stellen das System „Programmable Chromosome Engineering“ (PCE) vor. Diese Technologie ermöglicht die präzise Bearbeitung sehr großer DNA-Abschnitte und ist besonders effektiv bei höheren Organismen wie Pflanzen.

Laut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (Niederlassung Peking) kann PCE neue Wege in der Pflanzenzüchtung eröffnen, die Eigenschaften landwirtschaftlicher Produkte verbessern und genetische Krankheiten behandeln. Darüber hinaus ist es ein wichtiger Schritt zur Entwicklung „künstlicher Chromosomen“, einer vielversprechenden Plattform der synthetischen Biologie der nächsten Generation.

Professor Yin Hao, ein Experte für Genomeditierung an der Wuhan-Universität, bezeichnete dies als „einen sehr bedeutenden Fortschritt“, der die Grundlage für revolutionäre Durchbrüche in Medizin und Landwirtschaft bilden könnte.

Diese Reise begann mit Cre-Lox, einem in den 1980er Jahren entdeckten Enzym, das in der Biomedizin eine Schlüsselrolle beim Einfügen, Umkehren oder Ersetzen großer DNA-Abschnitte spielt.

Allerdings hat Cre-Lox viele Einschränkungen: Die Effizienz sinkt stark, wenn das zu editierende DNA-Segment zu lang ist, es entstehen leicht genetische "Narben", und es besteht die Gefahr, dass die Veränderung rückgängig gemacht wird, was die Ergebnisse instabil macht.

Das Team um Professor Cao Thai Ha hat die gesamte Editierungsstrategie überarbeitet und die oben genannten Schwächen überwunden. Dadurch ist PCE 3,5-mal effizienter als Cre-Lox, eliminiert genetische „Narben“ vollständig und minimiert die Wahrscheinlichkeit einer Editierungsumkehr.

Professor Doan Hao bezeichnete dies als einen großen Fortschritt. Er erklärte, dass Forscher in der Vergangenheit bis zu 1000 Samen bearbeiten mussten, um einen geeigneten Samen auszuwählen. Mit dem neuen Werkzeug könne diese Zahl auf nur 100 reduziert werden, was viel Zeit und Aufwand spare.

„In den letzten 40 Jahren ist dies ein fast seltener, ja beispielloser Fall, in dem ein Enzym erfolgreich so verändert wurde, dass es sich zu einem beliebten Werkzeug für die Genbearbeitung entwickeln konnte“, sagte Professor Doan Hao.

Der Professor äußerte die Hoffnung, dass das PCE-System in Zukunft die in Laboren auf der ganzen Welt weit verbreiteten Cre-Lox-Werkzeuge ersetzen und damit neue Möglichkeiten für die medizinische Forschung und die Agrartechnik eröffnen könnte.

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MINH HAI

Quelle: https://tuoitre.vn/nhom-nghien-cuu-trung-quoc-tao-cong-cu-chinh-sua-chinh-xac-hang-trieu-doan-adn-20250811145220972.htm