报告题目一： 开发面向哺乳动物的复杂基因组工程技术
报告人： 薛小莉 研究员
报告摘要：
合成生物学是以颠覆性的使能技术为驱动的前沿交叉学科。近年来，对百万碱基（Mb级）的基因组DNA进行工程化的设计组装构建技术已在原核及真核微生物中基本实现。合成生物学的下一个挑战是发展面向哺乳动物复杂基因组工程。团队近几年的工作主要围绕哺乳动物基因组超大DNA不稳定、难组装、难递送等关键问题展开研究，发展复杂基因组工程的新策略及通用性技术体系。研究发现，增加复制效率可以提高染色体外Mb级组装DNA的遗传稳定性，整合高效复制人工模块可使其遗传稳定性提高1~2个数量级，在很大程度上解决了超大DNA在微生物体内组装出现遗传不稳定的瓶颈问题。在此基础上，团队开发了复杂超大DNA的体内组装技术CALBIA，首次实现了2 Mb人源DNA的无损组装，远高于国际已报道的组装指标。同时，发展了大片段DNA的高效体外纯化技术，可实现对Mb级DNA的完整回收，效率达10~20%，单次回收可达5~10 μg DNA的量，为超大DNA到哺乳动物细胞的递送奠定了基础。此外，团队对细菌、酵母和动物细胞之间的体内DNA跨界递送技术也进行了初步探索。上述研究工作为发展哺乳动物复杂基因组工程并推进重要生命功能的应用研发提供了重要的技术支撑。
报告题目二： 链霉菌基因编辑工具箱的建立和升级进化
报告人： 童垚俊 长聘教轨副教授
报告摘要：
作为微生物药物的主要来源，链霉菌因其特殊的染色体结构而难以被遗传操作，从而限制了通过自下而上合成生物学方法进行系统代谢工程（Systems Metabolic Engineering, SME）激活沉默基因簇以及提高已知天然产物产量的进程。基于CRISPR-Cas9基因编辑工具的建立，极大提高了链霉菌遗传操作效率。但DNA双链断裂（DSB）会造成染色体不稳定，很大程度上限制了CRISPR-Cas9的广泛应用。为解决这一问题，团队进一步开发了DSB-free的单碱基编辑系统CRISPR-BEST，该系统能在编辑窗口内高效精确地将C:G编辑成T:A或A:T编辑成G:C，通过引入终止密码的方式替代基因敲除而高效实现基因失活。为进一步填补链霉菌中多基因同时编辑技术的空白，引入了基于Csy4的sgRNA自剪切装置，开发了CRISPR-McBEST，实现了多基因同时单碱基编辑，一次实验使17个基因同时得到编辑，这是目前微生物中已报道的最高记录。然而单碱基编辑只能替换个别碱基，无法实现DNA片段的敲除敲入等基因编辑事件的局限，团队开发了基于反转录酶的CRISPR-prime editing系统nRAGE，能够实现DNA的敲除敲入替换和组合编辑。但基于Cas9的基因编辑系统总体存在体积过大和高GC识别等潜在问题，进而，团队系统性工具化和运用AI深度优化了一套基于TnpB、识别高AT、大小仅为Cas9三分之一的基因编辑系统TARGETS，在链霉菌中实现了近乎100%的基因编辑效率。从CRISPR-Cas9、CRISPRi、CRISPR-BEST、CRISPR-McBEST、CRISPR-nRAGE，到TARGETS，团队构建了功能完备的微生物基因编辑工具箱，已免费提供给国内外150多家单位使用，推动了领域前进。
主持人：谭在高 长聘教轨副教授
时 间：2024年5月27日(周一) 上午 10:00-11:10
地 点：闵行校区生命药学楼一楼树华厅
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