在Nature Plants 的一項(xiàng)研究中，馬里蘭大學(xué) (UMD) 植物科學(xué)副教授 Yiping Qi 在植物中引入了一種新的改進(jìn)的 CRISPR 3.0 系統(tǒng)，專注于基因激活而不是傳統(tǒng)的基因編輯。第三代 CRISPR 系統(tǒng)專注于多重基因激活，這意味著它可以同時(shí)增強(qiáng)多個(gè)基因的功能。據(jù)研究人員稱，該系統(tǒng)的激活能力是當(dāng)前最先進(jìn)的 CRISPR 技術(shù)的四到六倍，同時(shí)顯示出多達(dá)七個(gè)基因的高精度和效率。雖然 CRISPR 以其基因編輯能力而聞名，它可以敲除不需要的基因，但激活基因以獲得功能對(duì)于為未來創(chuàng)造更好的植物和作物至關(guān)重要。
“雖然我的實(shí)驗(yàn)室之前已經(jīng)生產(chǎn)了用于同時(shí)基因編輯 [多重編輯] 的系統(tǒng)，但編輯主要是為了改善作物的功能損失，”齊解釋說。“但如果你仔細(xì)想想，這種策略是有限的，因?yàn)闆]有無(wú)窮無(wú)盡的基因可以關(guān)閉，實(shí)際上仍然可以獲得一些有價(jià)值的東西。從邏輯上講，這是一種非常有限的設(shè)計(jì)和培育更好特性的方法，而植物可能已經(jīng)進(jìn)化出不同的通路、防御機(jī)制和特性，只需要加強(qiáng)。通過激活，您可以真正提升通路或增強(qiáng)現(xiàn)有能力，甚至實(shí)現(xiàn)新功能。而不是關(guān)閉事物，您可以利用基因組中已經(jīng)存在的功能，并增強(qiáng)你所知道的有用的東西。”
在他的新論文中，Qi 和他的團(tuán)隊(duì)在水稻、西紅柿和擬南芥(最受歡迎的模式植物物種，通常稱為石蒜)中驗(yàn)證了 CRISPR 3.0 系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)表明，您可以同時(shí)激活多種基因，包括加快開花速度以加快育種過程。但這只是多重激活的眾多優(yōu)勢(shì)之一，齊說。
“擁有一個(gè)更加簡(jiǎn)化的多重激活過程可以提供重大突破。例如，我們期待使用這項(xiàng)技術(shù)更有效地篩選基因組，以尋找有助于應(yīng)對(duì)氣候變化和全球饑餓的基因。我們可以使用這個(gè)新系統(tǒng)在更大范圍內(nèi)設(shè)計(jì)、定制和跟蹤基因激活，以篩選重要的基因，這將非常有助于植物的發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)化科學(xué)。”
由于 CRISPR 通常被認(rèn)為是可以切割 DNA 的“分子剪刀”，因此該激活系統(tǒng)使用了只能結(jié)合的失活 CRISPR-Cas9。在沒有切割能力的情況下，該系統(tǒng)可以通過與某些 DNA 片段結(jié)合來專注于為特定感興趣的基因募集激活蛋白。Qi 還測(cè)試了他的 CRISPR-Cas9 的 SpRY 變體，該變體極大地?cái)U(kuò)大了激活目標(biāo)的范圍，以及他最近的 CRISPR-Cas12b 系統(tǒng)的失活形式，以顯示跨 CRISPR 系統(tǒng)的多功能性。這顯示了擴(kuò)展多重激活的巨大潛力，這可以改變基因組工程的工作方式。
標(biāo)簽： UMD
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