CRISPR/Cas9基因編輯技術以它效率高、操作簡便、成本低等特點被廣泛應用于基因敲除小鼠實驗中,但是在將RNAs注入受精卵的環節中,傳統的顯微注射技術需要借助顯微操作系統人工逐個進行受精卵注射,十分耗時。同時,想要提高基因敲除的成功率,需要獲得更多受精卵,再加上人工設計基因打靶方案耗時費力,這些因素都在不同程度上增加了基因敲除小鼠的研發時間和成本。
為了給客戶提供更快捷高效的服務,賽業設立讓“基因敲除效率提升三倍,價格降低一半”的目標,從方案設計、受精卵注射、超排卵技術等環節進行改進。首先從注射受精卵的環節入手,用電轉受精卵技術代替傳統顯微注射法,在CRISPR/Cas9技術的基礎上創新性研發出CRISPR-Pro基因編輯技術。該技術采用一款最適用于動物受精卵電轉的系統和配套體系,將發育到特殊階段的小鼠受精卵進行特殊處理后,放入電場中進行電擊處理,可實現大量的受精卵電轉操作。CRISPR-Pro技術突破了注射環節的效率瓶頸,使得高通量生產成為可能。2015年下半年,賽業生物應用CRISPR-Pro高通量電轉受精卵方式,首批測試了100個基因敲除小鼠項目,得到電轉受精卵存活并發育成兩細胞階段的比率是96-98%,比顯微注射方法的30-35%要高近三倍。此外,賽業生物聯合知名生物試劑公司共同進行促排卵試劑的研發,經過一系列優化,最終使得供卵小鼠的供卵數量提高了2-3倍,大幅減少了小鼠的使用,增加了動物福利,節約了成本,提高了制備效率。其他各項數據也表明CRISPR-Pro電轉受精卵和促排卵技術大幅度提高了項目的成功率。
其次,賽業生物對基因敲除設計方案環節進行優化,并取得重大突破。賽業生物歷經十一年發展,其獨特優勢就是擁有一個由國際頂尖生物技術專家、生物信息學專家和IT技術專家組成的一流團隊,該團隊已成功研發出全球首款基因載體智慧設計平臺VectorBuilder (www.vectorbuilder.com),且已服務全球數萬實驗室。針對人工設計基因打靶方案耗時費力的問題,賽業生物研發一款智能化的方案設計系統——Alphaknockout基因打靶專家方案系統。該系統借鑒“阿爾法狗”永不停歇的深度學習機制,并借助連續6次蟬聯全球最快的超級計算機“天河二號”進行大規模運算,將基因打靶技術制作基因工程鼠的方案設計過程人工智能化。最為可貴的是,賽業生物在過去幾年成功完成了數以千例的小鼠和大鼠基因打靶項目,積累了大量可靠的數據來訓練我們的人工智能系統,讓系統進行深度學習,以達到系統參數的最優。這一點類似于阿爾法狗大量學習人類棋譜。現在只需登錄www.alphaknockout.com,輸入基因名稱,10秒即可得到設計完善的基因敲除方案,大大縮短基因敲除小鼠構建時間成本。
高通量電轉受精卵技術與促排卵技術以及智能化的AlphaKnockout基因打靶專家方案系統大幅度節約了基因敲除小鼠的時間成本和技術成本,使得基因敲除效率提升三倍以上,完全性基因敲除小鼠價格也從原來的5.96萬減少至2.98萬,“效率提升3倍,價格降低一半”的目標最終實現。作為全球領先的轉基因/基因敲除模式動物商業技術平臺,賽業以技術創新為突破,亦將繼續將技術創新進行到底。