Chinesische Forscher entwickeln Werkzeug zur präzisen Bearbeitung von Millionen von DNA-Segmenten

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

Das neue programmierbare Chromosomen-Engineering-System chinesischer Wissenschaftler wurde durch die Verbesserung bestehender Methoden zur Genomeditierung entwickelt und kann DNA-Fragmente 3,5-mal effizienter manipulieren als der ursprüngliche Enzymeditor – 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, sie haben sich jedoch meist auf einzelne Gene oder wenige Basenpaare konzentriert. Die präzise Veränderung langer DNA-Abschnitte bleibt eine Herausforderung.

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

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

Professor Yin Hao, Experte für Genom-Editierung an der Universität Wuhan, bezeichnete dies als „einen sehr bedeutenden Fortschritt“, der den Grundstein für revolutionäre Durchbrüche in Medizin und Landwirtschaft legen 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.

Cre-Lox weist jedoch zahlreiche Einschränkungen auf: Die Effizienz sinkt stark, wenn das zu bearbeitende DNA-Segment zu lang ist, es können leicht genetische „Narben“ zurückbleiben und es besteht die Gefahr, dass die Änderung rückgängig gemacht wird, was zu instabilen Ergebnissen führt.

Das Team von Professor Cao Thai Ha hat die gesamte Editierstrategie überarbeitet, um die oben genannten Schwächen zu beheben. Dadurch ist PCE 3,5-mal effizienter als Cre-Lox, wodurch genetische „Narben“ vollständig eliminiert und die Möglichkeit einer Umkehrung der Editierung minimiert wird.

Professor Doan Hao hält dies für einen großen Fortschritt. Er erklärt, dass Forscher früher bis zu 1.000 Samen bearbeiten mussten, um einen Samen auszuwählen, der die Anforderungen erfüllt. Mit dem neuen Tool könne diese Zahl jedoch auf nur 100 reduziert werden, was erheblich Zeit und Aufwand spare.

„In den letzten 40 Jahren ist es fast ein seltener, ja sogar beispielloser Fall, dass ein Enzym erfolgreich modifiziert wurde, um seine Fähigkeit zu verbessern, ein beliebtes Werkzeug zur Genomeditierung zu werden“, 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 so neue Potenziale 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