“The Audacious Project”是 TED 于 2018 年启动的项目，目标是支持大胆的解决方案来应对世界上最紧迫的挑战。该计划曾支持诸如 David Baker 等科学名人。
近日，TED 公布了 2023 年的 10 个资助项目。其中，加州大学伯克利分校创新基因组学研究所的 Jennifer Doudna 和 Jill Banfield 领导的研究成为入选项目之一，项目名为“利用 CRISPR 改造微生物组以改善我们的气候和健康”。TED 将为两人提供 7000 万美元的资金，成为迄今为止 Audacious Project 资助的最大的科学项目。
Doudna 以其在开发 CRISPR 基因组编辑方面的开创性工作而闻名，并因此获得了 2020 年诺贝尔化学奖；Banfield 对微生物群落进行了数十年的研究，她开创了宏基因组学领域，该领域使用基因组测序技术全面研究环境样本中所有生物的基因构成。现在，他们将各自的专长结合起来开发一个新的工具包，以解决全球气候和人类问题，通过将 CRISPR 基因组编辑应用于被称为“微生物组”的复杂微生物群落来促进健康。
创新基因组研究所在未来 7 年主要聚焦以下研究方向：缓解儿童哮喘，这是一种目前影响全球 3 亿人的顽固性疾病；新的遏制农业甲烷排放的减缓战略，甲烷是一种温室气体，其升温能力是二氧化碳的 80 多倍。
加州大学旧金山分校的 Sue Lynch 及合作者已发现，婴儿肠道中不同的微生物组成会增加患哮喘的风险。后续研究确定了患有哮喘的儿童肠道细菌产生的一种特定炎症化合物，并确定了哪些细菌产生最高浓度的代谢物，有望成为干预的目标。
全球约 9.8 亿头奶牛占与人类有关的所有甲烷排放量的 14.5% ，Doudna 和 Banfield 领导的研究小组将通过编辑奶牛微生物群的基因组，来解决甲烷排放问题。
（来源：Pixabay）
早在 2022 年 1 月，该研究团队在 Nature Microbiology 上发表的论文“Species- and site-specific genome editing in complex bacterial communities”中详细介绍了如何直接在复杂微生物群落中精确编辑基因。新计划将建立在这项工作的基础上，重点是将工具包改进为精确的微生物组编辑平台，以及创建一类新的干预措施来治疗和预防人类疾病，并减少温室气体排放以帮助实现全球气候目标。
尽管已有概念性验证，但如何让编辑工具进入微生物群落中足够多的细胞并让它发挥功能，还是目前存在的挑战。环境中的大多数微生物难以在实验室培养，基于病毒或质粒的递送系统并不适用。因此，需要开发新型递送工具，同时也要考虑到微生物组内生物体之间复杂的相互作用。
Banfield 表示，该项目的第一阶段将着眼于递送工具的开发。此外，实验室还致力于将更便宜、更快的短读长测序与更彻底的长读长测序技术结合起来，在更大的微生物组背景下表征微生物基因组。
在上述研究基础上，就可以解析复杂微生物群落的代谢图谱和相互作用，从而借助 CRISPR 基因编辑工具改变微生物群落，创造一个稳定的、低甲烷排放的微生物群，将其应用到奶牛的消化系统中，最好是能在奶牛生命早期以口服的方式递送，改变其肠道微生物群的代谢，进而改变它们的温室气体排放。
上述方式与英国 Mootral 等一些公司处理问题的方式形成鲜明对比。他们的产品是一种减少发酵过程中甲烷排放的补充剂，会被添加到奶牛的饲料中，其将在奶牛的整个生命周期中提供。该策略较为昂贵，无法大规模推广使用；另外一种方式是通过给奶牛喂食特定类型的红海藻，来降低奶牛肠道中特定微生物中产甲烷基因的表达，从而导致甲烷排放量急剧下降。但提供足够的海藻供全球奶牛每日食用是一项艰巨的任务，而且很可能不适用于占全球大部分牲畜的放牧牛。
研究人员希望到第四年将他们的研究扩展到小牛身上，在第六年或第七年开始人体试验。肠道微生物组的组成与一系列疾病有关，包括抑郁症、阿尔茨海默病、Ⅱ 型糖尿病等。
免责声明：本文旨在传递合成生物学最新讯息，不代表平台立场，不构成任何投资意见和建议，以官方/公司公告为准。本文也不是治疗方案推荐，如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
联系客服
