如何让基因敲除效率提升3倍，价格降低一半？

——记赛业生物的技术创新之路

　　

CRISPR/Cas9基因编辑技术以它效率高、操作简便、成本低等特点被广泛应用于基因敲除小鼠实验中，但是在将RNAs注入受精卵的环节中，传统的显微注射技术需要借助显微操作系统人工逐个进行受精卵注射，十分耗时。同时，想要提高基因敲除的成功率，需要获得更多受精卵，再加上人工设计基因打靶方案耗时费力，这些因素都在不同程度上增加了基因敲除小鼠的研发时间和成本。

为了给客户提供更快捷高效的服务，赛业设立让“基因敲除效率提升三倍，价格降低一半”的目标，从方案设计、受精卵注射、超排卵技术等环节进行改进。首先从注射受精卵的环节入手，用电转受精卵技术代替传统显微注射法，在CRISPR/Cas9技术的基础上创新性研发出CRISPR-Pro基因编辑技术。该技术采用一款最适用于动物受精卵电转的系统和配套体系，将发育到特殊阶段的小鼠受精卵进行特殊处理后，放入电场中进行电击处理，可实现大量的受精卵电转操作。CRISPR-Pro技术突破了注射环节的效率瓶颈，使得高通量生产成为可能。2015年下半年，赛业生物应用CRISPR-Pro高通量电转受精卵方式，首批测试了100个基因敲除小鼠项目，得到电转受精卵存活并发育成两细胞阶段的比率是96-98%，比显微注射方法的30-35%要高近三倍。此外，赛业生物联合知名生物试剂公司共同进行促排卵试剂的研发，经过一系列优化，最终使得供卵小鼠的供卵数量提高了2-3倍，大幅减少了小鼠的使用，增加了动物福利，节约了成本，提高了制备效率。其他各项数据也表明CRISPR-Pro电转受精卵和促排卵技术大幅度提高了项目的成功率。

其次，赛业生物对基因敲除设计方案环节进行优化，并取得重大突破。赛业生物历经十一年发展，其独特优势就是拥有一个由国际顶尖生物技术专家、生物信息学专家和IT技术专家组成的一流团队，该团队已成功研发出全球首款基因载体智慧设计平台VectorBuilder (www.vectorbuilder.com)，且已服务全球数万实验室。针对人工设计基因打靶方案耗时费力的问题，赛业生物研发一款智能化的方案设计系统——Alphaknockout基因打靶专家方案系统。该系统借鉴“阿尔法狗”永不停歇的深度学习机制，并借助连续6次蝉联全球最快的超级计算机“天河二号”进行大规模运算，将基因打靶技术制作基因工程鼠的方案设计过程人工智能化。最为可贵的是，赛业生物在过去几年成功完成了数以千例的小鼠和大鼠基因打靶项目，积累了大量可靠的数据来训练我们的人工智能系统，让系统进行深度学习，以达到系统参数的最优。这一点类似于阿尔法狗大量学习人类棋谱。现在只需登录www.alphaknockout.com，输入基因名称，10秒即可得到设计完善的基因敲除方案，大大缩短基因敲除小鼠构建时间成本。

高通量电转受精卵技术与促排卵技术以及智能化的AlphaKnockout基因打靶专家方案系统大幅度节约了基因敲除小鼠的时间成本和技术成本，使得基因敲除效率提升三倍以上，完全性基因敲除小鼠价格也从原来的5.96万减少至2.98万，“效率提升3倍，价格降低一半”的目标最终实现。作为全球领先的转基因/基因敲除模式动物商业技术平台，赛业以技术创新为突破，亦将继续将技术创新进行到底。