CRISPR/Cas9系統極大豐富了原核生物的基因組編輯方法。但由于CRISPR/Cas9系統高效的致死篩選能力和原核生物普遍的低同源重組效率，多靶點和自動化的基因組編輯仍難以實現，嚴重限制了菌株的遺傳改造效率。

近日，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員鄭平帶領的系統與合成生物技術團隊、研究員孫際賓帶領的系統生物分析團隊以及研究員王猛帶領的高通量新分子生物合成團隊合作，在重要工業平臺微生物谷氨酸棒桿菌中開發了多元自動化基因組編輯方法MACBETH（Multiplex Automated Corynebacterium glutamicum Base Editing Method）。該方法結合CRISPR/Cas9系統的定位功能與胞嘧啶脫氨酶（AID）的堿基編輯功能，可在染色體靶位點實現從C到T的編輯，編輯效率高達90%。MACBETH可同時在多個基因中生成提前的終止密碼子，以失活靶基因。在天津工生所的自動化平臺上，可實現從質粒構建、基因組編輯、獲取正確突變株和表型驗證的全流程自動化操作，編輯能力可達到每月數千突變株。作為示例，MACBETH用于一次性構建94個調控因子單獨失活的菌株庫，成功率達到100%。由于不需要額外提供DNA模板，該方法可降低基因組編輯難度與成本，并可在不影響基因組結構的前提下，快速構建全基因組規模的單基因失活菌株庫，有望加快谷氨酸棒桿菌的基礎和應用研究，為將谷氨酸棒桿菌改造為通用的微生物底盤提供技術支持。同時，該方法也為在其他原核生物中實現多靶點和自動化的基因組編輯提供了參考。

相關研究成果發表在Metabolic Engineering上，助理研究員王鈺、研究實習員劉葉為論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究項目、中科院重點部署項目、中科院率先行動“百人計劃”和天津市特支計劃項目的資助。 (生物谷Bioon.com）