科技日报记者 吴纯新 通讯员 蒋朝常 叶青
11月15日，记者从华中农业大学获悉，该校农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室、生命科学技术学院益生菌智造创新团队彭楠教授课题组，研发了全球首个来自生命三域之一的古菌域RNA引导的微型编程性核酸酶系统（SisTnpB1），在多种不同生长温度的微生物中实现高效基因编辑。相关研究成果日前在《细胞发现》杂志在线发表。
受访单位供图
当前，基于CRISPR-Cas9或Cas12a的基因编辑工具已得到广泛应用，成为推动生命科学、现代农业、医学和合成生物学等领域快速发展的重要动力。
然而，基因编辑工具应用仍面临巨大挑战。因Cas9及Cas12a核酸酶系统分子量巨大，限制了递送效率等。更重要的是，由于缺乏CRISPR-Cas9及Cas12a的底层知识产权，基于该系统的基因编辑技术成为我国现代生物育种的一道难关。目前，所有Cas9及Cas12a等编程性核酸酶均来自细菌。而古菌编码的编程酶没有得到有效发掘。
为此，彭楠教授课题组从古菌中鉴定了23个TnpB编程酶性核酸酶。该酶具有分子量小、与已报道的RNA引导的编程性核酸酶同源性低等特点，具有开发成自主知识产权基因编辑工具的巨大潜力。
彭楠研究团队通过纯化其中一个典型的TnpB（命名为SisTnpB1）及其结合的引导RNA核糖核蛋白复合物进行体外核酸切割实验，发现SisTnpB1在较广的温度活性范围内（37~85℃）均具有活性，其中最适温度在65~75℃之间。
研究团队通过设计靶向质粒等外源遗传元件的引导RNA，SisTnpB1系统可以在细菌体内37℃条件下实现特异性切割并消除这些遗传元件。最终，该团队将SisTnpB1系统开发成为全球首个来自古菌的微型基因编辑工具，在乳酸片球菌及冰岛硫化叶菌中实现了精确的基因编辑，编辑效率大于90%。
