Редактирование генов улучшено за счет новых транскриптов CRISPR.

За последнее десятилетие системы CRISPR/Cas претерпели огромное развитие. Эти точные инструменты редактирования генома находят применение в самых разных областях: от разработки генетически модифицированных сельскохозяйственных культур до генной терапии и не только. Благодаря своей недавней разработке CRISPR-COPIES исследователи из Центра перспективной биоэнергетики и инноваций в области биопродуктов (CABBI) работают над повышением универсальности и простоты использования CRISPR.

CRISPR-COPIES — это инструмент, который позволяет быстро идентифицировать участки хромосомной интеграции, подходящие для генной инженерии, в любом организме. «Это ускорит нашу работу по метаболической инженерии немодельных дрожжей для экономически эффективного производства химикатов и биотоплива».

Хуйминь Чжао, руководитель темы трансформации CABBI и кафедра химической и биомолекулярной инженерии Стивена Л. Миллера (ChBE) в Университете Иллинойса

Редактирование генов произвело революцию в возможностях ученых понимать и манипулировать генетической информацией. Этот тип генной инженерии позволяет исследователям привнести в организм новые свойства, такие как устойчивость к вредителям или способность производить ценные биохимические вещества.

Используя системы CRISPR/Cas, исследователи могут осуществлять точные и целенаправленные генетические модификации. Однако идентификация оптимальных сайтов интеграции в геноме для этих модификаций была критической и в значительной степени нерешенной проблемой. Исторически сложилось так, что когда исследователям нужно было определить, куда направить свои модификации, они обычно вручную проверяли потенциальные сайты интеграции, а затем тестировали сайт, включая репортерный ген, чтобы оценить его клеточную пригодность и уровни экспрессии генов. Это трудоемкий и ресурсоемкий процесс.

Чтобы решить эту проблему, команда CABBI разработала CRISPR-COPIES, компанияcom. расчетный струбопровод для яОблегчено определение плотности CRISPR/CasЧАСрешетка сите. Этот инструмент может идентифицировать нейтральные сайты интеграции по всему геному для большинства геномов бактерий и грибов в течение двух-трех минут.

«Найти сайт интеграции в геноме вручную — это все равно, что искать иголку в стоге сена», — сказал Ашутош Бхоуп, доктор философии, ChBE. студент Университета Иллинойса и ведущий автор исследования. «Однако, используя CRISPR-COPIES, мы превращаем стог сена в пространство для поиска, позволяя исследователям эффективно находить все иголки, соответствующие их конкретным критериям».

В своей статье, опубликованной в Исследование нуклеиновых кислотИсследователи продемонстрировали разнообразие и масштабируемость CRISPR-COPIES, определив сайты интеграции трех разных типов: Никатор Куприавидос, Винные дрожжии клетки HEK 293T. Они использовали сайты интеграции, обнаруженные с помощью CRISPR-COPIES, для создания клеток с повышенным производством 5-аминолевулиновой кислоты, ценного биохимического вещества, которое применяется в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.

Кроме того, команда создала простой в использовании веб-интерфейс для CRISPR-COPIES. Исследователи могут использовать это невероятно доступное приложение даже без значительного опыта в биоинформатике.

Основная цель CABBI — разработать атипичные дрожжи для производства химикатов и топлива из растительной биомассы. Однако экономичное производство биотоплива и биопродуктов из дешевого сырья в больших масштабах является сложной задачей из-за отсутствия генетических инструментов и громоздкости традиционных методов редактирования генома. Позволяя исследователям быстро идентифицировать геномные сайты для целевой интеграции генов, CRISPR-COPIES предоставляет упрощенный конвейер, который облегчает идентификацию стабильных сайтов интеграции по всему геному. Это также исключает ручную работу, необходимую для разработки компонентов интеграции ДНК, опосредованных CRISPR/Cas.

В растениеводстве этот инструмент можно использовать для повышения урожайности биомассы, устойчивости к вредителям и/или экологической устойчивости. Преобразовать биомассу в ценные химические вещества -; Например, с помощью дрожжей С. cerevisiae -; CRISPR-COPIES можно использовать для создания ячеек с гораздо большей пропускной способностью.

Это универсальное программное обеспечение предназначено для упрощения и ускорения процесса создания штаммов, экономя время и ресурсы исследователей. Исследователи по всему миру, как в академических кругах, так и в промышленности, могут использовать его полезность при разработке штаммов для биохимического производства и разработки генетически модифицированных сельскохозяйственных культур.

Соавторами исследования являются к.т.н. ЧБЭ. студент Чжисинь Чжу, приглашенный студент Паттараван Интасян, доктор философии, биоинженерия. Студентка Гуаньхуа Сюнь; Институт Карла Р. Woz для разработчиков программного обеспечения Genome Biology (IGB) Манана Джайн и Василия Петрова; директор биолитейного завода IGB Стефан Лин; и постдок CABBI Ши-Ай Тан.