《Nature Plants》高效激活基因的CRISPR3.0新体系

生物学家们在植物中引入了一个新的和改进的CRISPR3.0系统，重点是基因激活。这个第三代系统专注于多重基因激活，可以同时促进多个基因的功能。该系统的激活能力是目前最先进的CRISPR技术的四到六倍，一次最多可对七个基因进行高精度和高效率的检测。

　　

马里兰大学植物科学副教授Yiping Qi在植物中引入了一种新的和改进的CRISPR3.0系统，重点是基因激活而不是传统的基因编辑。这个第三代CRISPR系统专注于多重基因激活，这意味着它可以同时促进多个基因的功能。根据研究人员的说法，这个系统的激活能力是目前最先进的CRISPR技术的4到6倍，同时显示出高精度和高效率，最多可同时检测7个基因。尽管CRISPR的基因编辑功能更为人所知，它可以敲除不受欢迎的基因，但激活基因获得功能对于为未来创造更好的植物和作物至关重要。

“虽然我的实验室以前也生产过同步基因编辑(多路编辑)系统，但编辑主要是为了改善作物功能而产生的功能损失，”Qi解释说。“但如果你仔细想想，这种策略是有限的，因为没有无尽的基因可以让你关闭，而实际上仍然获得有价值的东西。从逻辑上讲，这是一种非常有限的方式来设计和培育更好的性状，而植物可能已经进化出了不同的路径、防御机制和性状，只需要加强。通过激活，你可以真正提升路径或增强现有容量，甚至实现一个新的功能。你可以利用基因组中已经存在的功能，增强你所知道的有用的东西，而不是关闭它们。”

在他的新论文中，Qi和他的团队在水稻、番茄和拟南芥(最受欢迎的模式植物物种)中验证了CRISPR 3.0系统。研究小组发现，你可以同时激活多种基因，包括加快开花速度以加速繁殖过程。这只是多路活化的众多优势之一。

“有一个更简化的多路活化过程可以提供重大突破。例如，我们期待利用这项技术更有效地筛选基因，以帮助对抗气候变化和全球饥饿。我们可以用这个新系统在更大范围内设计、定制和跟踪基因激活，以筛选重要的基因，这将非常有利于植物科学的发现和转化。”

由于CRISPR通常被认为是可以剪切DNA的“分子剪刀”，这个激活系统使用了只有结合功能的失活CRISPR-Cas9。由于没有切割的能力，该系统可以通过结合特定的DNA片段来专注于招募特定基因的激活蛋白。Qi还测试了他的SpRY变体CRISPR-Cas9，极大地拓宽了激活目标的范围，以及他最近的CRISPR-Cas12b系统的失活形式，显示了跨CRISPR系统的多功能性。这显示了扩展多路活化的巨大潜力，它可以改变基因组工程的工作方式。

他说:“人们总是会说，如果你能培养和提升一个人的天赋，他就有潜力。这项技术让我很兴奋，因为我们正在植物中推广同样的东西——你如何促进它们的潜力，帮助植物发挥它们的自然能力?这就是多重基因激活所能做的，它为我们的作物育种和改良提供了很多新的机会。”

原文检索：

Changtian Pan, Xincheng Wu, Kasey Markel, Aimee A. Malzahn, Neil Kundagrami, Simon Sretenovic, Yingxiao Zhang, Yanhao Cheng, Patrick M. Shih, Yiping Qi. CRISPR–Act3.0 for highly efficient multiplexed gene activation in plants. Nature Plants, 2021; DOI: 10.1038/s41477-021-00953-7