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

CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)以它效率高、操作簡(jiǎn)便、成本低等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于基因敲除小鼠實(shí)驗(yàn)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(shù)需要借助顯微操作系統(tǒng)人工逐個(gè)進(jìn)行受精卵注射，十分耗時(shí)。同時(shí)，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(shè)計(jì)基因打靶方案耗時(shí)費(fèi)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(shí)間和成本。
  
 
為了給客戶提供更快捷高效的服務(wù)，賽業(yè)設(shè)立讓“基因敲除效率提升三倍，價(jià)格降低一半”的目標(biāo)，從方案設(shè)計(jì)、受精卵注射、超排卵技術(shù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)。首先從注射受精卵的環(huán)節(jié)入手，用電轉(zhuǎn)受精卵技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)顯微注射法，在CRISPR/Cas9技術(shù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新性研發(fā)出CRISPR-Pro基因編輯技術(shù)。該技術(shù)采用一款最適用于動(dòng)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(jìn)行特殊處理后，放入電場(chǎng)中進(jìn)行電擊處理，可實(shí)現(xiàn)大量的受精卵電轉(zhuǎn)操作。CRISPR-Pro技術(shù)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(yīng)用CRISPR-Pro高通量電轉(zhuǎn)受精卵方式，首批測(cè)試了100個(gè)基因敲除小鼠項(xiàng)目，得到電轉(zhuǎn)受精卵存活并發(fā)育成兩細(xì)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(jìn)行促排卵試劑的研發(fā)，經(jīng)過(guò)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(dòng)物福利，節(jié)約了成本，提高了制備效率。其他各項(xiàng)數(shù)據(jù)也表明CRISPR-Pro電轉(zhuǎn)受精卵和促排卵技術(shù)大幅度提高了項(xiàng)目的成功率。
 
 
其次，賽業(yè)生物對(duì)基因敲除設(shè)計(jì)方案環(huán)節(jié)進(jìn)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(dú)特優(yōu)勢(shì)就是擁有一個(gè)由國(guó)際頂尖生物技術(shù)專家、生物信息學(xué)專家和IT技術(shù)專家組成的一流團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)已成功研發(fā)出全球首款基因載體智慧設(shè)計(jì)平臺(tái)VectorBuilder (www.vectorbuilder.com)，且已服務(wù)全球數(shù)萬(wàn)實(shí)驗(yàn)室。針對(duì)人工設(shè)計(jì)基因打靶方案耗時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，賽業(yè)生物研發(fā)一款智能化的方案設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)機(jī)制，并借助連續(xù)6次蟬聯(lián)全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河二號(hào)”進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)算，將基因打靶技術(shù)制作基因工程鼠的方案設(shè)計(jì)過(guò)程人工智能化。最為可貴的是，賽業(yè)生物在過(guò)去幾年成功完成了數(shù)以千例的小鼠和大鼠基因打靶項(xiàng)目，積累了大量可靠的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練我們的人工智能系統(tǒng)，讓系統(tǒng)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，以達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)的最優(yōu)。這一點(diǎn)類似于阿爾法狗大量學(xué)習(xí)人類棋譜。現(xiàn)在只需登錄www.alphaknockout.com，輸入基因名稱，10秒即可得到設(shè)計(jì)完善的基因敲除方案，大大縮短基因敲除小鼠構(gòu)建時(shí)間成本。

  
高通量電轉(zhuǎn)受精卵技術(shù)與促排卵技術(shù)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(shí)間成本和技術(shù)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(jià)格也從原來(lái)的5.96萬(wàn)減少至2.98萬(wàn)，“效率提升3倍，價(jià)格降低一半”的目標(biāo)最終實(shí)現(xiàn)。作為全球領(lǐng)先的轉(zhuǎn)基因/基因敲除模式動(dòng)物商業(yè)技術(shù)平臺(tái)，賽業(yè)以技術(shù)創(chuàng)新為突破，亦將繼續(xù)將技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行到底。