在《自然-植物》雜志的一項(xiàng)研究中，馬里蘭大學(xué)(UMD)植物科學(xué)副教授Yiping Qi介紹了一種新的和改進(jìn)的植物CRISPR 3.0系統(tǒng)，專注于基因激活而不是傳統(tǒng)的基因編輯。 這個(gè)第三代CRISPR系統(tǒng)專注于多重基因激活，意味著它可以同時(shí)提升多個(gè)基因的功能。據(jù)研究人員說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)擁有目前最先進(jìn)的CRISPR技術(shù)的四到六倍的激活能力，顯示出同時(shí)對(duì)多達(dá)七個(gè)基因的高精確度和效率。

雖然CRISPR更多的是以其基因編輯能力而聞名，它可以敲除不受歡迎的基因，但激活基因以獲得功能對(duì)于為未來(lái)創(chuàng)造更好的植物和農(nóng)作物是至關(guān)重要的。

“雖然我的實(shí)驗(yàn)室之前已經(jīng)生產(chǎn)了同時(shí)進(jìn)行基因編輯[多重編輯]的系統(tǒng)，但編輯主要是產(chǎn)生功能損失以改善作物，”研究人員解釋說(shuō)。“但是如果你想一想，這種策略是有限的，因?yàn)闆]有無(wú)盡的基因可以讓你關(guān)閉，實(shí)際上仍然獲得有價(jià)值的東西。從邏輯上講，這是一種非常有限的方式來(lái)設(shè)計(jì)和培育更好的性狀，而植物可能已經(jīng)進(jìn)化出不同的途徑、防御機(jī)制和性狀，只是需要一個(gè)提升。通過(guò)激活，你可以真正提升途徑或增強(qiáng)現(xiàn)有能力，甚至實(shí)現(xiàn)一種新的功能。你可以利用基因組中已經(jīng)存在的功能，加強(qiáng)你知道的有用的東西，而不是把東西關(guān)閉。”

在他的新論文中，研究團(tuán)隊(duì)在水稻、番茄和擬南芥中驗(yàn)證了CRISPR 3.0系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)表明，你可以同時(shí)激活許多種基因，包括更快的開花，以加快育種過(guò)程。但這只是多重激活的眾多優(yōu)勢(shì)之一。

“擁有一個(gè)更加精簡(jiǎn)的多重激活過(guò)程可以提供重大的突破。例如，我們期待著利用這項(xiàng)技術(shù)更有效和高效地篩選基因組，以尋找有助于應(yīng)對(duì)氣候變化和全球饑餓的基因。我們可以用這個(gè)新系統(tǒng)在更大范圍內(nèi)設(shè)計(jì)、定制和跟蹤基因激活，以篩選出重要的基因，這將非常有利于植物的發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)化科學(xué)。”

由于CRISPR通常被認(rèn)為是可以切割DNA的“分子剪刀”，這個(gè)激活系統(tǒng)使用的是停用的CRISPR-Cas9，只能結(jié)合。由于沒有切割的能力，該系統(tǒng)可以通過(guò)與DNA的某些片段結(jié)合，而專注于為感興趣的特定基因招募激活蛋白。研究人員還測(cè)試了他的CRISPR-Cas9的SpRY變體，該變體極大地拓寬了可用于激活的目標(biāo)范圍，以及他最近的CRISPR-Cas12b系統(tǒng)的停用形式，以顯示跨CRISPR系統(tǒng)的多功能性。這顯示了為多重激活而擴(kuò)展的巨大潛力，這可以改變基因組工程的工作方式。

“人們總是談?wù)搨€(gè)人如何具有潛力，如果你能培養(yǎng)和促進(jìn)他們的天賦，”研究人員說(shuō)。“這項(xiàng)技術(shù)讓我感到興奮，因?yàn)槲覀冋谥参镏型茝V同樣的東西--你如何促進(jìn)它們的潛力，幫助植物用它們的自然能力做得更多?這就是復(fù)用基因激活所能做到的，它給我們提供了這么多作物育種和改良的新機(jī)會(huì)。”