CABBI研究人员公开分享一种彻底改变CRISPR基因编辑的新工具
CRISPR/Cas系统在过去十年中取得了巨大进步。这些精确的基因组编辑工具的应用范围从转基因作物开发到基因治疗等。随着 CRISPR-COPIES 的最新开发，先进生物能源和生物产品创新中心 (CABBI) 的研究人员正在进一步提高 CRISPR 的多功能性和易用性。
“CRISPR-COPIES 是一种工具，可以快速识别任何生物体中基因工程的适当染色体整合位点，”CABBI 转换主题负责人、诺伊大学化学与生物分子工程 (ChBE) Steven L. Miller 主席赵惠民 (Huimin Zhu) 说道。 “它将加速我们在非模型酵母代谢工程方面的工作，以经济高效地生产化学品和生物燃料。”
基因编辑彻底改变了科学家理解和操纵遗传信息的能力。这种形式的基因工程允许研究人员向生物体引入新的特性，例如对害虫的抵抗力或产生有价值的生化物质的能力。
借助 CRISPR/Cas 系统，研究人员可以进行精确、有针对性的基因编辑。然而，在基因组中找到这些编辑的最佳整合位点一直是一个关键且很大程度上尚未解决的问题。从历史上看，当研究人员需要确定编辑的目标位置时，他们通常会手动筛选潜在的整合位点，然后通过整合报告基因来测试该位点，以评估其细胞适应性和基因表达水平。这是一个时间和资源密集型的过程。
为了应对这一挑战，CABBI 团队开发了 CRISPR-COPIES，这是一种用于识别CRISPR /Cas 促进的整合位点的计算管道。该工具可以在两到三分钟内识别大多数细菌和真菌基因组的全基因组中性整合位点。
“手动寻找基因组中的整合位点就像大海捞针一样，”ChBE 博士 Aashutosh Boob 说。诺伊大学的学生和该研究的主要作者。 “然而，通过 CRISPR-COPIES，我们将大海捞针转变为可搜索的空间，使研究人员能够有效地找到符合其特定标准的所有针。”
在《核酸研究》上发表的论文中，研究人员通过表征三个不同物种(Cupriavidus necator、Saccharomyces cerevisiae和 HEK 293T 细胞)中的整合位点，证明了 CRISPR-COPIES 的多功能性和可扩展性。他们利用 CRISPR-COPIES 发现的整合位点对细胞进行改造，以增加 5-氨基乙酰丙酸的产量，这是一种有价值的生化物质，可应用于农业和食品工业。
此外，该团队还为 CRISPR-COPIES 创建了一个用户友好的网络界面。即使没有丰富的生物信息学专业知识，研究人员也可以使用这个极其易于访问的应用程序。
CABBI 的主要目标是对非模型酵母进行工程改造，以利用植物生物质生产化学品和燃料。然而，由于缺乏遗传工具以及传统基因组编辑方法的繁琐性，利用低成本原料大规模经济地生产生物燃料和生物产品是一项挑战。通过使研究人员能够快速查明目标基因整合的基因组位点，CRISPR-COPIES 提供了一个简化的流程，有助于识别整个基因组中的稳定整合位点。它还消除了设计 CRISPR/Cas 介导的 DNA 整合组件所涉及的体力劳动。
对于作物工程，该工具可用于提高生物量产量、害虫抗性和/或环境恢复力。为了将生物质转化为有价值的化学物质(例如，通过使用酿酒酵母)，CRISPR -COPIES 可用于改造细胞，使其产量显着提高。
这款多功能软件旨在简化和加速菌株构建过程，从而节省研究人员的时间和资源。世界各地学术界和工业界的研究人员都可以从其在生化生产和转基因作物开发的菌株工程中的实用性中受益。
这项研究的共同作者包括 ChBE 博士。学生Zhixin Zhu、ChBE 访问学生Pattarawan Intasian 和生物工程博士。荀冠华学生; Carl R. Woese 基因组生物学研究所 (IGB) 软件开发人员 Manan Jain 和 Vassily Petrov; IGB Biofoundry 经理 Stephan Lane;和 CABBI 博士后 Shih-I Tan。
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