螢光顯微鏡再次確認其不會發光後分別以 PCR 擴增放大其 EGFP 序列進行定序,
三、U6 啟動子之序列長度
本篇論文順利從 P. pastoris 中獲得有功能的 U6 啟動子序列,並將之應用於 sgRNA 的表現,使 CRISPR 系統產生作用。此 P. pastoris U6 啟動子序列是參照 前人獲得之另一種常用酵母菌 Saccharomyces cerevisiae 之已發表文章[44],以及其 他常用 U6 啟動子序列長度及特性如轉錄從 G 開始,來設計引子進而 PCR 放大
四、CRISPR 系統之植入
本篇論文所使用植入 CRISPR 系統的方法,為在 P. pastoris 已行之有年,且 實驗室普遍應用的方法:藉由同源重組將目標基因插入 genomic DNA 中,使異源 基因表現。然而要表現 CRISPR 系統有多種方法,在此簡述各種不同方法的優缺 點:
1. 植入 DNA
優:本篇研究所使用之方法。此方法將基因確實植入宿主中,異源基因的表達穩定,
若使用本篇論文獲得之 U6 啟動子,由於其連續性表現的特性,更進一步解決在 應用 CRISPR 系統時 sgRNA 容易被分解導致量不足的問題,是各種方法中最能 確切使 CRISPR 產生功能的方法。
缺:此方法需要較長的建構、測試及確效過程,雖然仍較其他基因編輯工具如 ZFN、
TALEN 快速[52],但二到三個星期對於標榜快速的 CRISPR 系統仍嫌略久。其次,
外源基因的插入常常是在進行基因工程時的一個疑慮,究竟影響到宿主本身生理 的程度如何?又之後若真正要應用到產品上,異源基因的存在往往是市場最顧忌 的一點[27]。最後,隨著 CRISPR 系統於生物體中表達的穩定性,伴隨而來的便是 它存在生物體中更久,更有機會造成 CRISPR 系統中人人聞之變色的 off-target 效果。
2. 植入 RNA
形成 ribonucleoprotein (RNP),再植入細胞中的技術[54],此技術具有快速產生作用 的優點,同時具有無外源基因植入又較 RNA 穩定的優點,是應用 CRISPR 系統
1. 此兩條針對 Ura3 設計之 sgRNA 無效,需要再另外設計有效之 sgRNA。
導 3 天之 Cas9 蛋白質表現較明顯,然而是否過量仍須進一步實驗調整。綜合上 述,確認 sgRNA、Cas9 蛋白質之表現量是此系統最適化的重要工作,有待後續進 行。
七、Pichia pastoris CRISPR 系統之未來發展
本篇論文成功獲得 P. pastoris U6 啟動子,並成功以此來啟動 CIRSPR 系統
3. P. pastoris 之基因轉形已實行多年,操作上方便且容易達成,因此要植入基因、
置換基因乃至敲除基因皆可用此傳統的轉形系統。然而由於此物種缺少 RNA 干 擾 (RNAi) 機制[39],使得 gene knockdown 較難以達成,透過 U6 啟動子及 dCas9 的結合,將使得新建立的 CRISPR 系統讓 P. pastoris 除了多了一個更快速的基因 編輯工具,更多了 gene knockdown 的可能性。
4. P. pastoris 之基因轉形已實行多年,由於其同源重組系統傳統上受到限制酶截切 序列的限制,使得應用上多為使用特定幾個常用啟動子表現不同目標蛋白質,較少 有其他應用。本研究初步建立一設計簡單之 CRISPR/Cas9 系統,可望在基因編輯 上更方便,達到 P. pastoris 全基因皆可編輯的效果,產出如改造內部糖基化、甲 基化的機制、快速營養缺陷珠建立、抗生素基因刪除等等應用。