OmniEdit：一个统一的CRISPR/Cas9平台，用于精确的基因组工程改造以及军用冬虫夏草（Cordyceps militaris）细胞工厂的菌株优化

《Synthetic and Systems Biotechnology》：OmniEdit: A unified CRISPR/Cas9 platform for precise genome engineering and strain optimization of the Cordyceps militaris cell factory

刘梦倩|陈思进|王静婷|孟国亮|董彩红

摘要

军用冬虫夏草（Cordyceps militaris）是一种重要的微生物细胞工厂，可用于生产高价值的生物活性化合物；然而，由于缺乏多样化和先进的基因组编辑工具，其系统性的代谢工程受到显著限制。本研究旨在开发OmniEdit这一基于CRISPR/Cas9的统一高效平台，以简化复杂的遗传修饰过程，从而实现菌株工程。我们通过结合AMA1基础的CRISPR/Cas9系统与定制的同源供体模板，将多种编辑方式整合到一个标准化的工作流程中。该平台的可靠性通过五项不同的工程任务得到了系统验证，这些任务通过PEG介导的转化技术完成，包括精确的点突变、原位荧光蛋白标记、大型生物合成基因簇（BGC）的删除、调控上游开放阅读框（uORF）的破坏以及一步多重基因敲除。OmniEdit在该真菌中实现了首次基于CRISPR的精确点突变（效率约为4–5%），能够高效地切除约26 kb的BGC（效率约为10%），并实现一步双基因敲除（效率约为30%）。此外，还实现了针对uORF的编辑以调节翻译效率，并通过灵活的蛋白质标记技术进行亚细胞分析。通过克服技术瓶颈，OmniEdit为功能基因组学研究提供了标准化且强大的工具包，有助于系统性地提升军用冬虫夏草作为高性能生物生产平台的潜力。