新型CRISPR工具实现噬菌体全基因组突变
新西兰奥塔哥大学（University of Otago – Ōtākou Whakaihu Waka）的研究人员开发出一种基于CRISPR的方法，能够系统性地破坏噬菌体（bacteriophage）基因组中的基因，为揭示基因功能和改造噬菌体提供了更快速的途径，有望推动噬菌体在治疗和生物技术领域的应用。该研究题为“Defining the essential genome of diverse phages with phage Tn-seq”，已发表在《自然·微生物学》（Nature Microbiology）上。
噬菌体基因功能研究面临瓶颈
噬菌体是感染细菌的病毒。其破坏细菌细胞的能力使其成为应对抗菌药物耐药性和减少农业化学品依赖的潜力候选者。然而，许多噬菌体基因编码的功能未知，导致难以预测病毒行为或对其进行可靠改造。
“我们对噬菌体的了解可能类似于20世纪50年代对抗生素的认识，”资深作者Peter Fineran博士表示。“许多噬菌体基因目前处于微生物暗物质领域——编码我们根本不了解的功能——这限制了我们在医疗保健和生物技术中使用噬菌体的能力。”
CRISPR与转座子结合实现全基因组筛选
为填补这一空白，研究团队将转座子插入测序（transposon insertion sequencing）与CRISPR–抗CRISPR选择（CRISPR–anti-CRISPR selection）相结合。转座子跳入噬菌体基因组并破坏一个基因，选择系统随后回收携带这些突变的噬菌体，使研究人员能够确定哪些基因可以被破坏而不影响病毒存活，哪些是噬菌体功能所必需的。
在建立该突变流程后，研究人员将其扩展至引入新的遗传载荷。他们不仅利用转座子破坏基因，还将其装载额外序列，并将荧光标记插入噬菌体基因组。该方法还可用于添加帮助噬菌体克服细菌防御系统的基因，从而可能提高其针对目标病原体的效力。
“一旦我们建立了这个体系，我们认为可以扩展该技术，并利用它直接将基因添加到噬菌体基因组中，”共同第一作者Manuela Fuchs博士说。
“这是一种系统性、广泛适用且经济高效的方法，不仅可以研究基因功能，还能快速改造噬菌体基因组，”资深作者Leah Smith博士在一份声明中表示。
双重应用前景与后续验证
因此，该平台可服务于两个相关目标：绘制噬菌体 largely 未表征的遗传图谱，以及构建具有新能力的变体。研究人员表示，这项工作为基础研究以及未来的治疗开发开辟了机会，不过工程化噬菌体仍需进一步测试，以确定其在特定应用中的安全性和有效性。
来源：GEN（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）