來自斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)舊金山分校的研究人員報告稱，他們利用CRISPR干擾（CRISPRi）技術(shù)，對枯草桿菌的必需基因進(jìn)行了全面的功能分析。

　　斯坦福大學(xué)的齊磊（LeiS.Qi）博士、KerwynCaseyHuang博士，以及加州大學(xué)舊金山分校的CarolA.Gross博士是這篇論文的共同通訊作者。齊磊早年畢業(yè)于清華大學(xué)，當(dāng)前的主要研究方向是應(yīng)用基因組工程和CRISPR技術(shù)研究與細(xì)胞分化、增殖、表觀遺傳調(diào)控和疾病相關(guān)的遺傳互作網(wǎng)絡(luò)。已經(jīng)在Cell、NatureBiotechnology、NatureMethods等雜志上接連發(fā)表了多篇CRISPR文章。

　　2013年，齊磊博士在Cell發(fā)布論文介紹了課題組開發(fā)的基因沉默技術(shù)。齊磊領(lǐng)導(dǎo)研究人員將CRISPR用于基因表達(dá)序列特異性調(diào)控的平臺，研發(fā)出了一種基于Cas9的基因調(diào)控方法。他們將這個系統(tǒng)稱為CRISPRi，并指出這種RNA導(dǎo)向的DNA識別平臺是基因組范圍內(nèi)基因表達(dá)選擇性抑制的一種簡單的新方法。

　　2015年1月，齊磊與加州大學(xué)舊金山分校的WendellA.Lim合作，開發(fā)了一種CRISPR支架RNA（scRNA）。scRNA編碼了靶位點和調(diào)控功能，能同時實現(xiàn)對不同基因的激活和抑制。這項研究發(fā)表在Cell雜志上。這項研究為設(shè)計基因表達(dá)程序的研究者們提供了一個有力工具。

　　2015年，齊磊博士與清華大學(xué)自動化系的汪小我課題組合作，根據(jù)已發(fā)表的研究總結(jié)的一套sgRNA設(shè)計規(guī)則，開發(fā)出了一種綜合性的計算工具。他們報道了一種全基因組sgRNA設(shè)計工具，并提供了一個在線網(wǎng)站，用于預(yù)測高效而特異的sgRNA。他們將這一工具命名為CRISPR-ERA，可用于CRISPR介導(dǎo)的基因編輯、抑制和激活。

　　在這篇Cell文章中，齊磊和合著作者們指出必需基因發(fā)揮功能支持了核心的細(xì)胞過程。調(diào)查必需基因功能之間的關(guān)系對于認(rèn)識控制細(xì)菌生長的機制，以及推動藥物開發(fā)至關(guān)重要。然而，當(dāng)前只有少數(shù)幾種方法可用來在體內(nèi)評估必需基因功能闡明它們的關(guān)系。由于必需基因喪失功能會導(dǎo)致細(xì)胞無法生存，無論是基因缺失文庫還是飽和轉(zhuǎn)座子誘變都不能用來研究必需基因。有幾種高通量方法已被用于鑒別或擾亂真核生物中的必需基因，包括使得mRNAs3′UTR失穩(wěn)，CRISPR/Cas9基因編輯，和CRISPR/dCas9轉(zhuǎn)錄調(diào)控技術(shù)。當(dāng)前唯一在細(xì)菌中篩查必需基因的研究利用了反義RNA敲低來篩查抗生素敏感性，由于效率多變這一方法的功用受到限制。

　　在新研究中，研究人員利用CRISPRi來敲低枯草桿菌中每個必需基因，探究了它們的表型。他們利用化學(xué)基因組學(xué)建立的高可信度必需基因網(wǎng)絡(luò)顯示了關(guān)系遙遠(yuǎn)的一些過程之間廣泛的相互聯(lián)系，確定了一些未確定特征的抗生素的作用模式。重要地是，研究人員發(fā)現(xiàn)輕微敲低必需基因功能可顯著降低靜止期存活而不影響最高生長速率。最后，高通量顯微鏡分析表明，細(xì)胞形態(tài)對于輕微敲低相對不敏感，而受到刪除基因功能的顯著影響，揭示了細(xì)胞生長與形態(tài)之間的密切聯(lián)系。

　　新研究為在體內(nèi)系統(tǒng)調(diào)查必需基因功能提供了一個廣泛適用于各種微生物和比較分析的一個框架。