如何讓基因敲除效率提升3倍，價格降低一半？——記賽業(yè)生物的技術創(chuàng)新之路

CRISPR/Cas9基因編輯技術以它效率高、操作簡便、成本低等特點被廣泛應用于基因敲除小鼠實驗中，但是在將RNAs注入受精卵的環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)的顯微注射技術需要借助顯微操作系統(tǒng)人工逐個進行受精卵注射，十分耗時。同時，想要提高基因敲除的成功率，需要獲得更多受精卵，再加上人工設計基因打靶方案耗時費力，這些因素都在不同程度上增加了基因敲除小鼠的研發(fā)時間和成本。
  
 
為了給客戶提供更快捷高效的服務，賽業(yè)設立讓“基因敲除效率提升三倍，價格降低一半”的目標，從方案設計、受精卵注射、超排卵技術等環(huán)節(jié)進行改進。首先從注射受精卵的環(huán)節(jié)入手，用電轉(zhuǎn)受精卵技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)顯微注射法，在CRISPR/Cas9技術的基礎上創(chuàng)新性研發(fā)出CRISPR-Pro基因編輯技術。該技術采用一款最適用于動物受精卵電轉(zhuǎn)的系統(tǒng)和配套體系，將發(fā)育到特殊階段的小鼠受精卵進行特殊處理后，放入電場中進行電擊處理，可實現(xiàn)大量的受精卵電轉(zhuǎn)操作。CRISPR-Pro技術突破了注射環(huán)節(jié)的效率瓶頸，使得高通量生產(chǎn)成為可能。2015年下半年，賽業(yè)生物應用CRISPR-Pro高通量電轉(zhuǎn)受精卵方式，首批測試了100個基因敲除小鼠項目，得到電轉(zhuǎn)受精卵存活并發(fā)育成兩細胞階段的比率是96-98%，比顯微注射方法的30-35%要高近三倍。此外，賽業(yè)生物聯(lián)合知名生物試劑公司共同進行促排卵試劑的研發(fā)，經(jīng)過一系列優(yōu)化，最終使得供卵小鼠的供卵數(shù)量提高了2-3倍，大幅減少了小鼠的使用，增加了動物福利，節(jié)約了成本，提高了制備效率。其他各項數(shù)據(jù)也表明CRISPR-Pro電轉(zhuǎn)受精卵和促排卵技術大幅度提高了項目的成功率。
 
 
其次，賽業(yè)生物對基因敲除設計方案環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，并取得重大突破。賽業(yè)生物歷經(jīng)十一年發(fā)展，其獨特優(yōu)勢就是擁有一個由國際頂尖生物技術專家、生物信息學專家和IT技術專家組成的一流團隊，該團隊已成功研發(fā)出全球首款基因載體智慧設計平臺VectorBuilder (www.vectorbuilder.com)，且已服務全球數(shù)萬實驗室。針對人工設計基因打靶方案耗時費力的問題，賽業(yè)生物研發(fā)一款智能化的方案設計系統(tǒng)——Alphaknockout基因打靶專家方案系統(tǒng)。該系統(tǒng)借鑒“阿爾法狗”永不停歇的深度學習機制，并借助連續(xù)6次蟬聯(lián)全球最快的超級計算機“天河二號”進行大規(guī)模運算，將基因打靶技術制作基因工程鼠的方案設計過程人工智能化。最為可貴的是，賽業(yè)生物在過去幾年成功完成了數(shù)以千例的小鼠和大鼠基因打靶項目，積累了大量可靠的數(shù)據(jù)來訓練我們的人工智能系統(tǒng)，讓系統(tǒng)進行深度學習，以達到系統(tǒng)參數(shù)的最優(yōu)。這一點類似于阿爾法狗大量學習人類棋譜�，F(xiàn)在只需登錄www.alphaknockout.com，輸入基因名稱，10秒即可得到設計完善的基因敲除方案，大大縮短基因敲除小鼠構建時間成本。

  
高通量電轉(zhuǎn)受精卵技術與促排卵技術以及智能化的AlphaKnockout基因打靶專家方案系統(tǒng)大幅度節(jié)約了基因敲除小鼠的時間成本和技術成本，使得基因敲除效率提升三倍以上，完全性基因敲除小鼠價格也從原來的5.96萬減少至2.98萬，“效率提升3倍，價格降低一半”的目標最終實現(xiàn)。作為全球領先的轉(zhuǎn)基因/基因敲除模式動物商業(yè)技術平臺，賽業(yè)以技術創(chuàng)新為突破，亦將繼續(xù)將技術創(chuàng)新進行到底。