很少有進展像 CRISPR-Cas 系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)那樣震撼生物技術(shù)世界或引起如此多的轟動，這是 2020 年獲得諾貝爾獎的基因編輯領(lǐng)域的一項突破。但是這些自然存在于細菌中的系統(tǒng)是有限的，因為它們只能對基因進行微小的調(diào)整。近年來，科學(xué)家們在細菌中發(fā)現(xiàn)了一個不同的系統(tǒng)，它可能會導(dǎo)致更強大的基因編輯方法，因為它具有在基因組中插入基因或整個 DNA 部分的獨特能力。
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的新研究極大地擴展了該系統(tǒng)自然發(fā)生版本的數(shù)量，為研究人員提供了大量用于大規(guī)?；蚓庉嫷臐撛谛鹿ぞ?。
其他科學(xué)家已經(jīng)確定了使用 CRISPR 將自身插入生物體基因組中不同位置的基因簇，稱為CRISPR 相關(guān)轉(zhuǎn)座子 (CAST)。早期的工作表明，它們可用于將整個基因或大 DNA 序列添加到基因組中，至少對于細菌而言是這樣。
現(xiàn)在，由Ilya Finkelstein和Claus Wilke在 UT Austin領(lǐng)導(dǎo)的團隊已將可能的 CAST 數(shù)量從大約 12 個增加到近 1,500 個。他們本周在《美國國家科學(xué)院院刊》上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
“通過 CAST，我們有可能插入許多基因，稱為‘基因盒’，編碼多種復(fù)雜的功能，”分子生物科學(xué)副教授芬克爾斯坦說，他是這項研究的構(gòu)思者和負責(zé)人。除此之外，這開辟了治療與多個基因相關(guān)的復(fù)雜疾病的可能性。
根據(jù)基因工程和生物技術(shù)的說法，CRISPR 研究員和諾貝爾獎獲得者詹妮弗·杜德納 (Jennifer Doudna) 預(yù)測，CAST 將成為擴展基因工程師工具包的關(guān)鍵因素，使之有可能在十年內(nèi)引入“任何基因位置、任何生物體中的任何變化”新聞。
使用德克薩斯高級計算中心(TACC)的Stampede2超級計算機，該團隊梳理了世界上最大的基因組片段數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫來自尚未在實驗室培養(yǎng)或完全測序的微生物。
“如果沒有 TACC 的資源，這將是不可能的，”領(lǐng)導(dǎo)該項目數(shù)據(jù)工程部分的綜合生物學(xué)系教授兼系主任威爾克說。
他估計，如果搜索在功能強大的臺式計算機上運行，??則需要數(shù)年時間。取而代之的是，借助該大學(xué)的一臺超級計算機，最終分析在幾周內(nèi)完成。三名研究生——James Rybarski、Kuang Hu 和 Alexis Hill——在該項目的各個方面全職工作了近兩年。
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