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华人学者Cell子刊发表CRISPR重要成果

人类消化道中居住着大量的微生物,它们被统称为肠道微生物组。肠道微生物组在人类代谢食物、抵御感染和应答药物等过程中起到了重要的作用。许多人类疾病都与微生物组失衡有关。

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科学家们正在尝试对肠道微生物进行基因工程改造,以实现各种各样的应用,比如调节肠道生态环境和治疗人类疾病。多形拟杆菌是普遍存在于人类肠道微生物组的一种高丰度共生菌,很适合用来进行这类研究。

不过,对非模式生物进行改造并不容易。遗传学元件的缺乏,使人难以构建复杂的多基因通路。日前,麻省理工的研究人员开发了可以改造多形拟杆菌的多种遗传学元件,包括组成型启动子、诱导型启动子、核糖体结合位点RBS和诱导体系。他们在此基础上成功改造了多形拟杆菌,让其能够感知并应答肠道菌群中的刺激。

这一成果发表在Cell旗下的新期刊Cell Systems杂志上,文章的通讯作者是麻省理工的卢冠达(Timothy Lu)博士。卢冠达(Timothy Lu)博士是生物工程、电子工程及计算机科学系的副教授,这位青年科学家曾被麻省理工的百年期刊《技术评论》评为世界青年科技创新家。

CRISPR-Cas9是细菌在漫长的进化史中演化出的重要防御机制。这个监控体系能够根据引导RNA的指示,靶标并降解入侵者的遗传物质。现在,CRISPR-Cas9已经成为了炙手可热的基因组编辑工具,帮助世界各地的研究者们解决实际问题。近年来,这一技术已经在多个领域中展现了自己强大的特异性基因编辑能力,催生了大量的重要成果。

研究人员通过CRISPR干扰(CRISPRi)调控基因表达,改变了多形拟杆菌的代谢能力及其对抗菌肽的抗性。研究表明,CRISPRi和重组酶系统可以在小鼠肠道的多形拟杆菌中起作用。这项研究为人们提供了改造肠道菌所需的遗传学元件和设计蓝图,有助于利用共生菌监控肠道微生物组,或者向微生物组递送治疗性药物。

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