馬里蘭大學(xué)研究人員建立了一種用于植物基因工程新的CRISPR-Cas12b系統(tǒng)。

在新出版的《Nature Plants》的中馬里蘭大學(xué)植物科學(xué)系助理教授Yiping Qi首次建立了一種在植物中可行的新CRISPR基因組工程系統(tǒng)：CRISPR-Cas12b。

CRISPR通常被認(rèn)為分子剪刀，可以精準(zhǔn)的切開(kāi)DNA被用于精確育種，因此可以刪除，替換或編輯某些特征。大多數(shù)了解CRISPR的人都可能想到了啟動(dòng)了這一切的CRISPR-Cas9。但是Qi和他的實(shí)驗(yàn)室一直在探索對(duì)于作物中的各種應(yīng)用更有效、更高效、更復(fù)雜的新的CRISPR工具，可以幫助控制疾病，害蟲(chóng)和氣候變化的影響。

Qi展示的CRISPR-Cas12b是一種在植物中通用，可定制的系統(tǒng)，最終可在一個(gè)系統(tǒng)中提供有效的基因編輯，實(shí)現(xiàn)靶基因激活和抑制功能。

Qi說(shuō)：“這是首次展示用于植物基因組工程的新型CRISPR-Cas12b系統(tǒng)，我們很高興能夠通過(guò)新技術(shù)填補(bǔ)空白并改進(jìn)此類(lèi)系統(tǒng)。我們想為該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一套完整的工具，以顯示其有用性，因此我們不僅專(zhuān)注于編輯，而且著重于開(kāi)發(fā)基因抑制和激活方法?！?/p>

其它的植物CRISPR系統(tǒng)遺漏了這一套完整的方法。本文之前在植物中可用的兩個(gè)主要系統(tǒng)是CRISPR-Cas9和CRISPR-Cas12a。

CRISPR-Cas9以其簡(jiǎn)單性和可識(shí)別非常短的DNA序列在基因組中進(jìn)行切割而廣受歡迎，而CRISPR-Cas12a可以識(shí)別不同的DNA靶向序列，允許在DNA中進(jìn)行更大的交叉切割。顧名思義，CRISPR-Cas12b與CRISPR-Cas12a更加相似，但是該系統(tǒng)沒(méi)有很強(qiáng)的基因激活能力。

CRISPR-Cas12b為基因激活提供了更高的效率，并為基因抑制提供了更廣泛的靶向位點(diǎn)，在需要打開(kāi)/升高（激活）或關(guān)閉/降低（抑制）性狀的基因表達(dá)的情況下非常有用。

“當(dāng)人們想到CRISPR時(shí)，他們想到的是基因組編輯，但事實(shí)上CRISPR是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，允許你靶向、招募或促進(jìn)DNA中已經(jīng)存在的某些方面，”Qi說(shuō)。“你可以通過(guò)使用CRISPR 來(lái)調(diào)控某些基因的激活或抑制，不是將其用作切割工具，而是將其作為結(jié)合工具吸引激活劑或阻遏物，以誘導(dǎo)或抑制性狀?！?/p>

此功能使CRISPR-Cas12b優(yōu)于CRISPR-Cas12a，特別是在目標(biāo)基因激活的情況下。此外，該系統(tǒng)保留了CRISPR-Cas12a植物固有的所有正向的特征，包括在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)定制切割和基因調(diào)控的能力。實(shí)際上，Qi和他的實(shí)驗(yàn)室甚至能夠?qū)RISPR-Cas12b系統(tǒng)重新用于多基因組編輯，這意味著你可以在一個(gè)步驟中同時(shí)靶向多個(gè)基因。

Qi說(shuō)：“增加的復(fù)雜性允許針對(duì)更特異的或其他效應(yīng)因子的基因激活，抑制，甚至表觀遺傳變化。該系統(tǒng)更具通用性，因?yàn)槲覀兛梢赃M(jìn)行更多的修飾，更多的結(jié)構(gòu)域，因此有更多的機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。只有當(dāng)你擁有這種具有更高復(fù)雜性的混合系統(tǒng)時(shí)，你才能獲得最強(qiáng)大的基因激活和編輯功能?！?/p>

本文完成的CRISPR-Cas12b的工作最初是在水稻中進(jìn)行的，水稻是全球主要農(nóng)作物。但是，Qi和他的實(shí)驗(yàn)室希望探索更多的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)和改善植物基因組工程，包括開(kāi)發(fā)對(duì)其他農(nóng)作物的應(yīng)用。

“在不斷變化的世界中，這種技術(shù)有助于提高作物產(chǎn)量和可持續(xù)地養(yǎng)活不斷增長(zhǎng)的人口。最后，我們談?wù)摰氖菑V泛的影響和公共服務(wù)，因?yàn)槲覀冃枰谘芯咳藛T的工作和這些技術(shù)如何影響世界之間架起一座橋梁?！盦i強(qiáng)調(diào)。