CRISPR/Cas 基因編輯技術極大提升了對多物種基因組的編輯效率,這為乳酸菌功能基因的快速鑒定及遺傳改良提供了可能。
目前多利用外源 II 類 CRISPR/Cas 系統對細菌基因組進行編輯,異源 Cas9 可能具有密碼子偏好性,在待編輯菌株中翻譯水平較低,因此有必要進行密碼子優化。內源性CRISPR/Cas 系統需要對目標菌株的 CRISPR/Cas 系統進行充分表征,且機制較為復雜,但編輯效率可能更高,降低了多重基因編輯的門檻。
目前 CRISPR/Cas 基因編輯技術在乳酸菌基因組中的應用集中在點突變、基因敲除、基因敲入等,實現大片段缺失、等位基因替換仍然具有挑戰性,內源性的自體靶向CRISPR/Cas 系統可以指導細菌基因組在種群水平上的顯著進化,影響基因組的穩態和重塑。
換用強啟動子增加sgRNA 的轉錄量能提高編輯效率,CRISPR/Cas9 與輔助修復途徑偶聯,避開 DSB,截短gRNA 遠 PAM 端序列和噬菌體介導將序列整合到受體質粒上是乳酸菌基因組編輯的有效策略。
通過優化cas9序列,成功降低了脫靶活性利用 DSB 對大部分無NHEJ 修復機制細菌都是致命的這一特點,可以制成基于 CRIPSR/Cas 系統的抗菌劑。
利用外源CRISPR/Cas 系統進行單基因編輯已不是難題,但多基因編輯仍然面臨挑戰。很多 CRISPR/Cas 系統在模式菌株中表現良好,在非模式菌株中表現得卻不盡如人意。

參考文獻:李偉勛, 蘆晶, 張書文, 逄曉陽, 呂加平. CRISPR/Cas基因組編輯技術在乳酸菌中的應用及研究展望[J]. 微生物學報, 2021, 61(10)