發(fā)布日期：2018-05-10
日前，《自然》子刊《Nature Biotechnology》上刊發(fā)了一項(xiàng)來(lái)自華人學(xué)者的重要研究。來(lái)自伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（UIUC）的華人學(xué)者趙惠民教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)全新的CRISPR技術(shù)，它有望極大加速基礎(chǔ)研究的進(jìn)程。
“過(guò)去，研究人員需要花上好幾年，才能敲除掉酵母里的每一個(gè)基因，” 趙惠民教授說(shuō)道：“利用我們的CHAnGE技術(shù)，只要大約一個(gè)月的時(shí)間，一個(gè)人就能做出酵母整個(gè)基因組的突變體。”
我們知道，在經(jīng)典的遺傳學(xué)中，想要了解一個(gè)基因有什么功能，最常規(guī)的方法，就是敲除這個(gè)基因，然后觀察生物出現(xiàn)了什么異常。這個(gè)思路在過(guò)去的幾十年里屢試不爽，為生物學(xué)的進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)。但不可否認(rèn)，這個(gè)思路本身也存在著技術(shù)上的瓶頸。
在經(jīng)典模式生物釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，基因與基因之間的間隔非常近，甚至?xí)霈F(xiàn)基因重疊的現(xiàn)象：一條基因里的DNA片段，同時(shí)也參與了另一條基因的組成。這就給常規(guī)的基因敲除手段帶來(lái)了不便?？梢韵胂?，如果移除某一條基因的片段，很有可能也會(huì)影響到另一條基因。這樣一來(lái)，我們就無(wú)法精準(zhǔn)地知道單條基因的作用。
為了突破這個(gè)瓶頸，趙惠民教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，以及同源修復(fù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了一種叫做CHAnGE的工具。它能依靠CRISPR/Cas系統(tǒng)的高精確性，對(duì)單個(gè)基因的單個(gè)“字母”進(jìn)行刪除。這樣一來(lái)，被影響的基因會(huì)由于出現(xiàn)“移碼突變”而被敲除，相鄰的基因則不受影響。
“我們能在整個(gè)基因組里引入單堿基的突變。這能給相鄰的基因功能造成最小的干擾，幫助我們研究單個(gè)基因的重要性，” 趙惠民教授評(píng)論道：“這是前所未有的精準(zhǔn)度。”
開(kāi)發(fā)完這項(xiàng)工具后，趙惠民教授團(tuán)隊(duì)也建立了一個(gè)突變酵母的文庫(kù)。任何研究人員只要花上50美元，就能獲得帶有特定突變的酵母。
除了加速基礎(chǔ)研究之外，研究人員指出，這項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)上也有著實(shí)際應(yīng)用。目前，酵母能協(xié)助人類生產(chǎn)乙醇、藥物、以及其他工業(yè)級(jí)的化學(xué)品。通過(guò)對(duì)酵母基因更深的認(rèn)識(shí)，我們有望培育出有高產(chǎn)量的酵母，提高生產(chǎn)效率。
在CRISPR領(lǐng)域，已有多名華人學(xué)者做出了重要的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)。我們祝賀趙惠民教授團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究登上《Nature Biotechnology》，也期待未來(lái)能有更多華人學(xué)者帶來(lái)新的突破！
來(lái)源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯
