华人团队带来 CRISPR 新突破 有望极大加速基础研究进程

日前，《自然》子刊《Nature Biotechnology》上刊发了一项来自华人学者的重要研究。来自伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校（UIUC）的华人学者赵惠民教授团队开发出了一项全新的 CRISPR 技术，它有望极大加速基础研究的进程。

▲赵惠民教授课题组。从左到右：赵惠民教授，Mohammad Hamedi Rad，Zehua Bao，Pa Xue，以及 Ipek Tasan（图片来源：L. Brian Stauffer）

“过去，研究人员需要花上好几年，才能敲除掉酵母里的每一个基因，” 赵惠民教授说道：“利用我们的 CHAnGE 技术，只要大约一个月的时间，一个人就能做出酵母整个基因组的突变体。”

我们知道，在经典的遗传学中，想要了解一个基因有什么功能，最常规的方法，就是敲除这个基因，然后观察生物出现了什么异常。这个思路在过去的几十年里屡试不爽，为生物学的进步做出了重要贡献。但不可否认，这个思路本身也存在着技术上的瓶颈。

▲酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是经典模式生物（图片来源：By Mogana Das Murtey and Patchamuthu Ramasamy ([1]) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons）

在经典模式生物酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，基因与基因之间的间隔非常近，甚至会出现基因重叠的现象：一条基因里的 DNA 片段，同时也参与了另一条基因的组成。这就给常规的基因敲除手段带来了不便。可以想象，如果移除某一条基因的片段，很有可能也会影响到另一条基因。这样一来，我们就无法精准地知道单条基因的作用。

为了突破这个瓶颈，赵惠民教授团队结合 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，以及同源修复技术，开发出了一种叫做 CHAnGE 的工具。它能依靠 CRISPR/Cas 系统的高精确性，对单个基因的单个“字母”进行删除。这样一来，被影响的基因会由于出现“移码突变”而被敲除，相邻的基因则不受影响。

▲这项系统的设计（图片来源：《Nature Biotechnology》）

“我们能在整个基因组里引入单碱基的突变。这能给相邻的基因功能造成最小的干扰，帮助我们研究单个基因的重要性，” 赵惠民教授评论道：“这是前所未有的精准度。”

开发完这项工具后，赵惠民教授团队也建立了一个突变酵母的文库。任何研究人员只要花上 50 美元，就能获得带有特定突变的酵母。

除了加速基础研究之外，研究人员指出，这项技术在工业上也有着实际应用。目前，酵母能协助人类生产乙醇、药物、以及其他工业级的化学品。通过对酵母基因更深的认识，我们有望培育出有高产量的酵母，提高生产效率。

在 CRISPR 领域，已有多名华人学者做出了重要的学术贡献。我们祝贺赵惠民教授团队的这项研究登上《Nature Biotechnology》，也期待未来能有更多华人学者带来新的突破！

参考资料：

[1] New CRISPR technology ‘knocks out’ yeast genes with single-point precision

[2] Genome-scale engineering of Saccharomyces cerevisiae with single-nucleotide precision

文章来源：生物360