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当前生物技术多依赖少数微生物，限制应用。研究人员围绕 Vibrio natriegens 开展研究，开发 NT-CRISPR、graded-CRISPRi 等技术。发现其二染色体融合不影响生长，还实现基因调控。为新生产生物开发奠定基础。
在生物技术蓬勃发展的今天，人们利用微生物生产药物、制造化学品等，然而实际应用中却面临着一个棘手的问题。目前，生物技术领域仅依赖少数几种经过深入研究的微生物来进行生产活动，比如在制药方面，常用的微生物种类十分有限。这些被使用的微生物在整个生物多样性中所占比例极小，这就如同只用了生物宝库中寥寥无几的 “钥匙”，极大地限制了生物技术的应用范围。寻找和开发新的生产微生物，成为了推动生物技术进一步发展的关键所在。
在这样的背景下，一种名为 Vibrio natriegens 的细菌进入了研究人员的视野。它早在 1958 年就从盐沼中被分离出来，有着令人惊叹的特性 —— 极短的倍增时间，不到十分钟。这一特性意味着在实验室和生产工厂中，相关工作流程能够大幅加速，具有巨大的生物技术应用潜力。
来自德国达姆施塔特工业大学（TU Darmstadt）的研究人员丹尼尔?施图肯伯格（Daniel Stukenberg）及其团队针对 Vibrio natriegens 展开了一系列深入研究。他们的研究成果发表在《BIOspektrum》上，为生物技术领域带来了新的曙光。
研究人员在研究过程中使用了多种关键技术方法。其中，NT-CRISPR 技术是将 Vibrio natriegens 的自然转化过程与 CRISPR-Cas9 反选择相结合；graded-CRISPRi 技术则利用了催化失活的 Cas9（dCas9）来实现对基因表达的调控。此外，研究人员还构建了 Marburg Collection，这是一个包含近 200 个已表征和标准化 DNA 模块的集合，用于高效构建质粒。
下面来详细看看研究结果。在基因组改造方面，研究人员开发了 NT-CRISPR 技术。利用该技术，细胞能够主动摄取 DNA 并整合到基因组中，随后激活 CRISPR-Cas9，选择性地杀死未发生改变的细胞。这一技术效果显著，基因编辑效率高达 100%，甚至能够同时进行三个基因的删除操作 。借助 NT-CRISPR 技术，研究人员还解答了关于 Vibrio natriegens 生物学的一个有趣问题。Vibrio natriegens 的基因组由两条染色体组成，长期以来，人们猜测这种染色体的划分有助于基因组更快地复制，从而促进细菌快速生长。为了验证这一猜想，研究人员通过实验将两条染色体融合。结果令人惊讶，融合后的菌株与野生型相比，在生长方面并没有显著差异。这表明，Vibrio natriegens 的双染色体结构并非其快速生长的必要条件。
在基因调控研究中，研究人员开发了 graded-CRISPRi 技术。该技术利用 dCas9 来阻断目标基因的转录。通过使用不同的 gRNA 变体，研究人员实现了对目标基因表达的分级抑制，从而能够深入探究基因表达强度与相应表型之间的关系。
综合来看，这项研究有着重要的意义。从基础研究角度，它解答了关于 Vibrio natriegens 生物学特性的关键问题，为进一步了解这种细菌的生长机制提供了理论依据。从应用层面，开发的这些高效遗传工具，如 NT-CRISPR 和 graded-CRISPRi，为 Vibrio natriegens 在生物技术领域的广泛应用奠定了基础。未来，或许可以借助这些技术，利用 Vibrio natriegens 高效生产更多种类的药物、化学品等，打破目前生物技术应用受限于少数微生物的困境，为整个生物技术产业带来新的发展机遇。研究人员的这些成果，无疑为生命科学和生物技术领域的研究开辟了新的方向，值得相关领域的科研人员深入学习和借鉴，期待未来能基于此取得更多突破性的进展。
