在《自然-植物》雜志的一項研究中，馬里蘭大學(UMD)植物科學副教授Yiping Qi介紹了一種新的和改進的植物CRISPR 3.0系統(tǒng)，專注于基因激活而不是傳統(tǒng)的基因編輯。 這個第三代CRISPR系統(tǒng)專注于多重基因激活，意味著它可以同時提升多個基因的功能。據(jù)研究人員說，這個系統(tǒng)擁有目前最先進的CRISPR技術的四到六倍的激活能力，顯示出同時對多達七個基因的高精確度和效率。

雖然CRISPR更多的是以其基因編輯能力而聞名，它可以敲除不受歡迎的基因，但激活基因以獲得功能對于為未來創(chuàng)造更好的植物和農(nóng)作物是至關重要的。

“雖然我的實驗室之前已經(jīng)生產(chǎn)了同時進行基因編輯[多重編輯]的系統(tǒng)，但編輯主要是產(chǎn)生功能損失以改善作物，”研究人員解釋說。“但是如果你想一想，這種策略是有限的，因為沒有無盡的基因可以讓你關閉，實際上仍然獲得有價值的東西。從邏輯上講，這是一種非常有限的方式來設計和培育更好的性狀，而植物可能已經(jīng)進化出不同的途徑、防御機制和性狀，只是需要一個提升。通過激活，你可以真正提升途徑或增強現(xiàn)有能力，甚至實現(xiàn)一種新的功能。你可以利用基因組中已經(jīng)存在的功能，加強你知道的有用的東西，而不是把東西關閉。”

在他的新論文中，研究團隊在水稻、番茄和擬南芥中驗證了CRISPR 3.0系統(tǒng)。該團隊表明，你可以同時激活許多種基因，包括更快的開花，以加快育種過程。但這只是多重激活的眾多優(yōu)勢之一。

“擁有一個更加精簡的多重激活過程可以提供重大的突破。例如，我們期待著利用這項技術更有效和高效地篩選基因組，以尋找有助于應對氣候變化和全球饑餓的基因。我們可以用這個新系統(tǒng)在更大范圍內設計、定制和跟蹤基因激活，以篩選出重要的基因，這將非常有利于植物的發(fā)現(xiàn)和轉化科學。”

由于CRISPR通常被認為是可以切割DNA的“分子剪刀”，這個激活系統(tǒng)使用的是停用的CRISPR-Cas9，只能結合。由于沒有切割的能力，該系統(tǒng)可以通過與DNA的某些片段結合，而專注于為感興趣的特定基因招募激活蛋白。研究人員還測試了他的CRISPR-Cas9的SpRY變體，該變體極大地拓寬了可用于激活的目標范圍，以及他最近的CRISPR-Cas12b系統(tǒng)的停用形式，以顯示跨CRISPR系統(tǒng)的多功能性。這顯示了為多重激活而擴展的巨大潛力，這可以改變基因組工程的工作方式。

“人們總是談論個人如何具有潛力，如果你能培養(yǎng)和促進他們的天賦，”研究人員說。“這項技術讓我感到興奮，因為我們正在植物中推廣同樣的東西--你如何促進它們的潛力，幫助植物用它們的自然能力做得更多?這就是復用基因激活所能做到的，它給我們提供了這么多作物育種和改良的新機會。”