细菌多元基因编辑技术研究进展及其在合成生物学中的应用

郭明璋 刘海燕 杜若曦 许文涛

（1. 中国农业大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心，北京 100083；2.华北理工大学公共卫生学院，唐山 063210）

许多技术的发展都有一个从低通量到高通量的过程。高通量技术通常具有全面、准确、高效和低廉等优势。在信息科学领域，大数据技术的发展实现了对信息的高通量分析，已经改变了人类生活的各个方面［1］；在生物技术领域，高通量测序技术的出现及不断创新发展从根本上改变了基因组学、转录组学、宏基因组学甚至整个生物学领域的科学研究思路和方式［2-4］。基因编辑技术是继基因测序技术后又一项具有广泛应用前景的热点生物技术。科学家在通过基因测序技术对生物的基因组进行“阅读”后，必然会希望通过基因编辑技术对生物基因组进行“改写”［5］，以研究基因的功能与特性，进而对基因进行改造和优化。然而与基因测序的高通量程度相比，基因编辑的高通量化尚处在探索和雏形阶段（图1）。基因编辑高通量化的实现将使基因编辑技术实现质的飞跃，也将是推进基因编辑产业化的重要动力。

图1 基因测序技术和基因编辑技术发展进程

多元基因编辑技术是实现高通量基因编辑的重要中间过程，类似于测序技术的发展历程中的利用毛细管电泳进行多重平行测序阶段（如ABI公司3730XL型号的96道毛细管测序仪）。多重平行测序是利用传统Sanger测序的原理，通过测序设备的改进与优化，实现了测序效率的提升［6］。……