由于頭條新聞突出了埃博拉病毒和寨卡病毒的威脅，桑迪亞國家實驗室和加州大學洛杉磯分校(UCLA)的研究人員通過創(chuàng)建基于CRISPR的篩選庫(定期聚集在一起)，聯(lián)合發(fā)現(xiàn)和揭示感染的病毒機制。短回文重復)基因組編輯技術。

“CRISPR技術允許研究人員輕易地從宿主細胞中敲除或去除特定基因，”Sandia研究員Oscar Negrete說道，他正在開展Sandia項目，開發(fā)用于篩選寨卡病毒和其他許多病毒的文庫。“CRISPR文庫是為同時靶向大量基因而構建的。”使用這些庫，研究人員可以快速了解這些基因的去除如何影響病毒感染。通過CRISPR文庫篩選發(fā)現(xiàn)感染所必需的宿主基因，研究人員可以開始使用那些鑒定的基因或基因產(chǎn)物作為靶標來設計抗病毒治療。

Negrete與加州大學洛杉磯分校分子篩選共享資源主任Robert Damoiseaux共同領導該項目。桑迪亞研究人員Joe Schoeniger，Sara Bird和Edwin Saada也正在開展為期一年的項目“用于功能基因組學篩選的Arrayed CRISPR庫的開發(fā)”。這項工作是桑迪亞與加州大學洛杉磯分校之間首個合作研究與開發(fā)協(xié)議(CRADA)的一部分。

這項工作是在桑迪亞的實驗室指導研究和發(fā)展計劃下進行的，該計劃投資于高風險，潛在高回報的科學，技術和工程挑戰(zhàn)，具有對國家安全產(chǎn)生重大影響的巨大潛力。

“我們的CRADA的目的是使用一種替代的文庫裝配方法，以標準方法的一小部分成本生成陣列CRISPR文庫，”Negrete說。“通過標準方法相對昂貴和勞動密集型逐個生產(chǎn)單個構建體，我們將開始使用被稱為匯集庫的CRISPR構建體的混合物，其易于生產(chǎn)且成本低廉，然后將混合物分離或排列使用高通量機器人設備進入單獨的構造。使用新一代測序，我們可以解碼構造以構建陣列格式化的庫。“

“像一罐豆形軟糖一樣，匯集的CRISPR文庫是一種復雜的混合物，”Negrete解釋道。“另一方面，陣列庫更像是單獨包裝和標記的軟糖。當您從匯集的屏幕中識別出感興趣的特定CRISPR時，您仍然必須運行反卷積實驗才能知道您擁有的內(nèi)容。在陣列庫中，目標CRISPR已被標記，因此命中識別更容易，更快，更便宜。“

研究人員的目標是生成一個基因組規(guī)模的陣列CRISPR文庫，但最初將專注于建立一個子庫，該子庫針對參與細胞通訊的膜蛋白，并作為病原體進入的受體。

陣列庫可加速發(fā)現(xiàn)

CRISPR作為細菌防御系統(tǒng)在自然界中進化，現(xiàn)在作為強大的基因組編輯技術的基礎。與其他基因編輯方法不同，CRISPR便宜，快速且易于使用。Negrete表示，CRISPR已經(jīng)創(chuàng)造了一項生物技術革命，類似于發(fā)現(xiàn)用于制造數(shù)百萬拷貝DNA片段的聚合酶鏈反應(PCR)技術。

“這項技術正在將醫(yī)學推向一個全新的方向，研究人員正試圖治愈任何具有遺傳成分的疾病，”Negrete說。“使用CRISPR，理論上可以修改包括人類基因組在內(nèi)的任何基因組。有朝一日它可以治愈任何數(shù)量的遺傳性疾病。”

該CRADA工作將使用高通量篩選和測序方法開發(fā)針對陣列文庫的有效途徑。

“作為一種研究工具，CRISPR是功能基因組篩選的理想基因組工程系統(tǒng)，”Negrete說。“基于CRISPR的遺傳篩選對于研究潛在遺傳原因尚不清楚的疾病或表型特別有用。”

在CRISPR之前，科學家們嚴重依賴基于RNA干擾的遺傳篩選，這種篩選很容易產(chǎn)生脫靶效應，并可能因靶基因的不完全敲除而導致假陰性。CRISPR系統(tǒng)可以在靶基因中進行高度特異性的永久性遺傳修飾，并且已經(jīng)用于篩選調(diào)節(jié)疾病相關表型的新基因。

使用CRISPR進行全基因組篩選的最常用方法涉及使用“合并”文庫。匯集的CRISPR文庫是數(shù)千種獨特序列的復雜混合物，然后將其整批遞送至單組細胞以篩選疾病表型。由于文庫是批量遞送的，因此表型分析是有限的。相比之下，陣列的CRISPR文庫在多孔板中產(chǎn)生，其中每個孔含有靶向單個基因的載體制備物。使用這種類型的文庫，可以探索由大量不同的細胞擾動引起的復雜表型。此外，陣列庫提供對快速輔助后續(xù)屏幕的訪問。

即用型庫

將根據(jù)具體情況向更廣泛的科學受眾提供對這種新型CRISPR文庫的篩選。桑迪亞還計劃使用這些文庫篩選病毒機制和藥物靶標發(fā)現(xiàn)。

該分子篩選共享資源(MSSR)提供的高通量篩選服務，包括化學基因組學，功能基因組學和藥物研發(fā)的綜合范圍。MSSR是一個開放的環(huán)境，歡迎來自加州大學洛杉磯分校和全球各地的學術研究人員。

“這只是這種技術應用的開始，”Negrete說。“如果我們能夠?qū)Π２├《竞驼ú《井a(chǎn)生影響，那么我們就已經(jīng)實現(xiàn)了目標。”