來自斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)舊金山分校的研究人員報(bào)告稱，他們利用CRISPR干擾（CRISPRi）技術(shù)，對(duì)枯草桿菌的必需基因進(jìn)行了全面的功能分析。

　　斯坦福大學(xué)的齊磊（LeiS.Qi）博士、KerwynCaseyHuang博士，以及加州大學(xué)舊金山分校的CarolA.Gross博士是這篇論文的共同通訊作者。齊磊早年畢業(yè)于清華大學(xué)，當(dāng)前的主要研究方向是應(yīng)用基因組工程和CRISPR技術(shù)研究與細(xì)胞分化、增殖、表觀遺傳調(diào)控和疾病相關(guān)的遺傳互作網(wǎng)絡(luò)。已經(jīng)在Cell、NatureBiotechnology、NatureMethods等雜志上接連發(fā)表了多篇CRISPR文章。

　　2013年，齊磊博士在Cell發(fā)布論文介紹了課題組開發(fā)的基因沉默技術(shù)。齊磊領(lǐng)導(dǎo)研究人員將CRISPR用于基因表達(dá)序列特異性調(diào)控的平臺(tái)，研發(fā)出了一種基于Cas9的基因調(diào)控方法。他們將這個(gè)系統(tǒng)稱為CRISPRi，并指出這種RNA導(dǎo)向的DNA識(shí)別平臺(tái)是基因組范圍內(nèi)基因表達(dá)選擇性抑制的一種簡(jiǎn)單的新方法。

　　2015年1月，齊磊與加州大學(xué)舊金山分校的WendellA.Lim合作，開發(fā)了一種CRISPR支架RNA（scRNA）。scRNA編碼了靶位點(diǎn)和調(diào)控功能，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同基因的激活和抑制。這項(xiàng)研究發(fā)表在Cell雜志上。這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)基因表達(dá)程序的研究者們提供了一個(gè)有力工具。

　　2015年，齊磊博士與清華大學(xué)自動(dòng)化系的汪小我課題組合作，根據(jù)已發(fā)表的研究總結(jié)的一套sgRNA設(shè)計(jì)規(guī)則，開發(fā)出了一種綜合性的計(jì)算工具。他們報(bào)道了一種全基因組sgRNA設(shè)計(jì)工具，并提供了一個(gè)在線網(wǎng)站，用于預(yù)測(cè)高效而特異的sgRNA。他們將這一工具命名為CRISPR-ERA，可用于CRISPR介導(dǎo)的基因編輯、抑制和激活。

　　在這篇Cell文章中，齊磊和合著作者們指出必需基因發(fā)揮功能支持了核心的細(xì)胞過程。調(diào)查必需基因功能之間的關(guān)系對(duì)于認(rèn)識(shí)控制細(xì)菌生長(zhǎng)的機(jī)制，以及推動(dòng)藥物開發(fā)至關(guān)重要。然而，當(dāng)前只有少數(shù)幾種方法可用來在體內(nèi)評(píng)估必需基因功能闡明它們的關(guān)系。由于必需基因喪失功能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞無法生存，無論是基因缺失文庫(kù)還是飽和轉(zhuǎn)座子誘變都不能用來研究必需基因。有幾種高通量方法已被用于鑒別或擾亂真核生物中的必需基因，包括使得mRNAs3′UTR失穩(wěn)，CRISPR/Cas9基因編輯，和CRISPR/dCas9轉(zhuǎn)錄調(diào)控技術(shù)。當(dāng)前唯一在細(xì)菌中篩查必需基因的研究利用了反義RNA敲低來篩查抗生素敏感性，由于效率多變這一方法的功用受到限制。

　　在新研究中，研究人員利用CRISPRi來敲低枯草桿菌中每個(gè)必需基因，探究了它們的表型。他們利用化學(xué)基因組學(xué)建立的高可信度必需基因網(wǎng)絡(luò)顯示了關(guān)系遙遠(yuǎn)的一些過程之間廣泛的相互聯(lián)系，確定了一些未確定特征的抗生素的作用模式。重要地是，研究人員發(fā)現(xiàn)輕微敲低必需基因功能可顯著降低靜止期存活而不影響最高生長(zhǎng)速率。最后，高通量顯微鏡分析表明，細(xì)胞形態(tài)對(duì)于輕微敲低相對(duì)不敏感，而受到刪除基因功能的顯著影響，揭示了細(xì)胞生長(zhǎng)與形態(tài)之間的密切聯(lián)系。

　　新研究為在體內(nèi)系統(tǒng)調(diào)查必需基因功能提供了一個(gè)廣泛適用于各種微生物和比較分析的一個(gè)框架。