發(fā)布日期：2017-12-06
近日，美國伊利諾斯大學Carl R. Woese基因組生物學研究所（IGB）科學家開發(fā)了一種全新的CRISPR基因編輯技術(shù)，該技術(shù)可以同時實現(xiàn)基因的激活，干擾以及刪除。研究人員將該技術(shù)命名為CRISPR-AID(Activation. Interference. Deletion)。
該研究對應(yīng)文章名為“Combinatorial metabolic Engineering Using an Orthogonal Tri-Functional CRISPR System.”，發(fā)表于最新上線的Nature Communications雜志。文章對這種正交CRISPR系統(tǒng)進行了具體的介紹，同時，該文章也對CRISPR-AID系統(tǒng)在酵母中的具體作用進行了闡明。由于能夠同時完成多個基因的激活，干擾以及刪除，CRISPR-AID技術(shù)能夠在極大程度上加速相關(guān)項目的研究進展。
CRISPR-AID
文章的作者表示，“CRISPR-AID能夠以模塊化，并行和高通量的方式擾亂細胞的代謝途徑和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 CRISPR-AID不僅能夠?qū)⑨劸平湍傅?beta;-胡蘿卜素產(chǎn)量提高了三倍，而且還能夠通過優(yōu)化多種代謝工程指標提高釀酒酵母的內(nèi)切葡聚糖酶表達水平。
文章的第一作者，IGB訪問研究員Jiazhang Lian博士表示“基于代謝工程，我們可以對工程細胞的目的表型進行輕易地調(diào)控，然而對這些有益遺傳修飾的結(jié)合卻是代謝工程所面臨最大的挑戰(zhàn)。”
傳統(tǒng)上，研究人員需要在一系列十分耗時的實驗步驟中逐一測試各個代謝調(diào)控的具體效果。這些繁瑣的干預(yù)和檢驗步驟會嚴重限制了發(fā)酵生產(chǎn)力和終產(chǎn)品產(chǎn)量，而生產(chǎn)力和最終產(chǎn)品產(chǎn)量也正是代謝工程中的兩個關(guān)鍵組成部分。
研究人員決定建立種能夠結(jié)合這些繁瑣步驟的新方法，通過同時完成這些步驟選擇最優(yōu)的代謝干預(yù)組合。
文章的通訊作者Huimin Zhao博士和IGB化學與生物分子工程主席Steven L. Miller表示，“我們現(xiàn)在可以同時對酵母的20種不同代謝通路進行研究，通過不同組合的方式對每種不同方法進行評估，以找出哪種組合實際上能夠使我們獲得更高的生產(chǎn)力或終產(chǎn)品產(chǎn)量。”
挑戰(zhàn)
CRISPR-AID系統(tǒng)在開辟數(shù)千甚至數(shù)百萬代謝工程可能性的同時也為研究人員帶來了另一個不能忽視的挑戰(zhàn)，即對多種表型工程細胞的篩選。
為了解決這一問題，研究人員計劃通過高通量篩選技術(shù)或機器人系統(tǒng)（iBioFAB）來尋找不同代謝調(diào)控的最佳組合。
Lian說：“我相信CRISPR-AID與高通量篩選和iBioFAB的結(jié)合將在不久的將來大大推進代謝工程領(lǐng)域的進步。
與此同時，研究人員也計劃在其他生物上測試他們的方法，使用相同的工程原理調(diào)控不同生物的代謝途徑。最終，他們還希望將這一技術(shù)的應(yīng)用延伸到基因組層面，引領(lǐng)代謝工程產(chǎn)生重大的飛躍。
“如果我們能做到這一點，我們可以真正地實現(xiàn)代謝工程的模塊化，規(guī)范化和程序化，在更大的程度上提高代謝工程的生產(chǎn)力或終產(chǎn)品產(chǎn)量。”
參考資料Nat Commun. 2017; 8: 1688.Published online 2017 Nov 22. doi: 10.1038/s41467-017-01695-x。PMCID: PMC5700065Combinatorial metabolic engineering using an orthogonal tri-functional CRISPR system
來源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學網(wǎng)（微信號 zhuanhuayixue）
