俄勒岡大學 (UO) 研究人員開發的一種新的基因編輯技術將以前需要數年時間的工作壓縮到短短几天內，從而可以對動物模型進行新的研究。它將允許生物學家進行比較基因的多個版本的實驗，尋找導致特定特徵的突變並跟蹤它們隨時間的演變。
此類研究通常是識別與人類健康相關的突變或揭示人類疾病背後機制的第一步。
雖然已經為細菌和酵母等單細胞生物開發了大規模基因編輯技術，但這是第一次在動物身上實現這種規模。
「在生物學中，我們花費大量時間研究基因突變體。但在動物中，我們受到一次可以製造多少基因突變體的限制，」帕特里克菲利普斯實驗室的研究生扎克史蒂文森說。誰幫助設計了這項技術。 「這是繞過這個瓶頸的一種方法。」
史蒂文森和他的同事在發布到 bioRxiv 的預印本中描述了他們的新技術。
他們已經在秀麗隱桿線蟲（一種在生物學研究中流行的小蠕蟲）中嘗試了該系統。史蒂文森說，類似的方法最終可以應用於其他實驗動物，例如蒼蠅或老鼠。
「微生物 DNA 的基因工程在過去的三十年里一直是生物技術革命的基礎，但在動物系統中很難大規模進行，」菲利普斯說。 「我們實驗室開發的新方法可以作為一個平台，以一種全新的方式使用簡單的動物作為合成生物學的基礎，就像細菌和酵母已經存在了一代人一樣。」
科學家可能希望能夠同時產生許多基因突變的原因有很多。例如，他們可能正在尋找一種突變，使動物對特定藥物產生抗藥性，或者能夠更好地在某些條件下生存，或者不太容易感染疾病。他們可能需要篩選數十甚至數百種可能的基因變體，以找到最有效的變體。
這樣的實驗在動物身上非常緩慢。每個突變株——一組具有特定基因修飾的蠕蟲——必須單獨設計。史蒂文森說，製作一個突變體「通常需要七到十個小時的動手時間」。使用這個新系統，「同樣的勞動力可以做出三四個突變，你可以做出數萬個。」
為了加快速度，史蒂文森和他的同事設計了一種將數百甚至數千個可能的突變壓縮到「庫」中的方法。圖書館裡的每一本書都是一小段遺傳密碼，本身毫無意義、無效。每一塊都適合目標基因中的一個工程缺口，就像一個基因瘋狂的圖書館拼圖。
這種設計意味著，研究人員無需將不同版本的基因單獨注入許多單獨的蠕蟲，而是將整個突變池注入單個蠕蟲。
然後，隨著蠕蟲的繁殖，圖書館擴大。在每個後代中，從突變庫中隨機選擇一本書來完成目標基因。當基因庫的一部分滑入時，它會激活基因，就像撥動開關以完成電路一樣。
結果：一系列蠕蟲都具有不同的隨機選擇的基因突變。
研究人員將他們的技術命名為 TARDIS——這是對 Dr. Who 的時間旅行警察局的一種有趣的敬意。在這裡，它代表了一系列導致整合序列多樣性的轉基因。史蒂文森說，就像虛構的 TARDIS 一樣，蠕蟲「內部更大」。 （也就是說，它含有大量額外的遺傳物質。）
研究人員用一種賦予線蟲抗生素抗性的基因測試了 TARDIS。但他們看到了生物學的廣泛應用，包括對其他模式生物的研究。
幫助開發 TARDIS 的 UO 研究教授 Stephen Banse 表示，它對於研究蛋白質之間的相互作用或細胞之間的信號傳導可能特別有用。 Banse說，這種相互作用通常與理解疾病有關，但科學家們通過在酵母或細菌中研究它們已經失去了重要的背景。 「現在我們可以在動物模型中做這些事情。」
