Новый инструмент CRISPR ускоряет и оптимизирует редактирование генома

Исследователи из Центра инноваций в области передовой биоэнергетики и биопродуктов (CABBI) разработали CRISPR-COPIES, инструмент, который значительно улучшает универсальность и простоту использования технологии CRISPR/Cas.

"CRISPR-COPIES — это инструмент, который может быстро идентифицировать подходящие сайты хромосомной интеграции для генной инженерии в любом организме", — сказал Хуймин Чжао, руководитель направления Conversion в CABBI.

Этот инструмент ускорит метаболическую инженерию немодельных дрожжей для рентабельного производства химикатов и биотоплива.

Хотя системы CRISPR/Cas позволяют вносить точные, целевые генетические правки, поиск оптимальных сайтов интеграции в геноме оставался критической и в значительной степени нерешенной проблемой. Традиционный ручной скрининг потенциальных сайтов интеграции и их тестирование с помощью репортерных генов — это трудоемкий и ресурсоемкий процесс.

Как работает CRISPR-COPIES

CRISPR-COPIES (COmputational Pipeline for the Identification of CRISPR/Cas-facilitated intEgration Sites) — это вычислительный конвейер, который может идентифицировать нейтральные сайты интеграции по всему геному для большинства бактериальных и грибковых геномов в течение двух-трех минут.

"Поиск сайта интеграции в геноме вручную — это все равно что искать иголку в стоге сена", — сказал Аашутoш Буб, ведущий автор исследования. "Однако с CRISPR-COPIES мы превращаем стог сена в доступное для поиска пространство, позволяя исследователям эффективно находить все иголки, соответствующие их конкретным критериям".

Демонстрация возможностей

В статье, опубликованной в Nucleic Acids Research, исследователи продемонстрировали универсальность и масштабируемость CRISPR-COPIES, охарактеризовав сайты интеграции у трех различных видов:

  • Cupriavidus necator
  • Saccharomyces cerevisiae
  • Клетки HEK 293T

Используя сайты, найденные CRISPR-COPIES, они сконструировали клетки с повышенной выработкой 5-аминолевулиновой кислоты — ценного биохимиката, применяемого в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.

Доступность и применение

Команда также создала удобный веб-интерфейс для CRISPR-COPIES, которым могут пользоваться исследователи даже без значительного опыта в биоинформатике.

Основные области применения:

  1. Биоэнергетика и биопродукты: Ускорение инженерии немодельных дрожжей для производства химикатов и топлива из растительной биомассы. Инструмент упрощает поиск стабильных сайтов интеграции и устраняет ручной труд при проектировании компонентов для CRISPR/Cas-опосредованной интеграции ДНК.
  2. Сельскохозяйственная биотехнология: Увеличение урожайности биомассы, устойчивости к вредителям и/или устойчивости к окружающей среде у сельскохозяйственных культур.
  3. Биосинтез: Например, инженерия дрожжей S. cerevisiae для конверсии биомассы в ценные химические вещества со значительно более высоким выходом.

CRISPR-COPIES призван упростить и ускорить процесс конструирования штаммов, экономя время и ресурсы исследователей в академических кругах и промышленности по всему миру.