综述：基于CRISPR的遗传工具在宿主-微生物互作研究中的应用

这篇综述系统阐述了CRISPR-Cas9、CRISPRi/a（干扰/激活）等基因编辑工具在解析宿主-微生物互作机制中的突破性应用，涵盖生物传感器设计、全基因组筛选（CRISPR screens）和原位记录系统（Record-seq）等前沿技术，为微生物组相关疾病（如IBD、糖尿病）的治疗靶点发现提供了全新范式。

CRISPR技术革新宿主-微生物研究

摘要

CRISPR-Cas系统通过sgRNA引导的靶向DNA切割能力，正在重塑宿主-微生物互作的研究范式。从基础的单基因沉默（CRISPRi）到全基因组规模的功能筛选，这些工具可精准解析微生物基因对宿主代谢、免疫稳态的影响，例如短链脂肪酸（SCFAs）合成基因调控T_reg细胞分化的机制。

传统方法的局限

传统依赖无菌小鼠（GF模型）和粪菌移植（FMT）的研究仅能揭示相关性。而CRISPR技术可直接操控特定基因，如通过CRISPRi沉默^{E. faecalis}的生物膜合成操纵子，显著增强抗生素清除效率。

CRISPR工具箱的多样性

• 碱基编辑：无需双链断裂实现C-to-T（胞嘧啶碱基编辑器）或A-to-G（腺嘌呤碱基编辑器）的精准转换，已在^{E. coli}和^{B. subtilis}中验证

• CRISPR记录系统：利用^{F. saccharivorans}的逆转录Cas1（^FSRT-Cas1）记录肠道炎症相关的转录组变化

• 全基因组筛选：在^{M. tuberculosis}中鉴定出氧化还原稳态通路为抗生素耐药新靶点

递送技术的突破

噬菌体递送系统（如SNIPR001 phage cocktail）可精准编辑肠道菌群，而接合转移系统（如TP114质粒）能大范围递送CRISPR-Cas9至耐药菌。

疾病研究的应用

• IBD治疗：工程化^{B. ovatus}通过CRISPR-TF分泌TGF-β缓解结肠炎

• 代谢疾病：CRISPRa上调^{E. coli}的苯丙氨酸降解酶治疗苯丙酮尿症

挑战与展望

当前需解决递送效率（如^Clostridia门细菌的接合障碍）和脱靶效应问题。结合单细胞转录组（Perturb-Seq）和类器官模型，未来将更精准解析宿主-微生物互作网络。

小标题保留示例

CRISPRi/CRISPRa的精密调控

通过dCas9-sgRNA复合物阻断RNA聚合酶结合（CRISPRi），或融合转录激活域（如VP64）增强基因表达（CRISPRa），已在80余种细菌中实现基因表达调控。

宿主因素的解析

在THP-1细胞筛选中发现，抑制I型干扰素通路可提升巨噬细胞对^{Mycobacterium}的清除能力，揭示潜在免疫治疗靶点。

（注：全文严格依据原文缩略语和符号规范，如CRISPRa、dCas9等术语均保留原文格式，未超3000字限制）