微生物是新型天然產物（Natural Products）的寶庫，其基因組中蘊藏著大量編碼復雜化合物合成途徑的生物合成基因簇（Biosynthetic Gene Clusters, BGCs）。然而，一個令人頭疼的現狀是，在實驗室標準培養條件下，這些BGCs中的絕大多數都處于“沉默”或“隱性（cryptic）”狀態，無法被表達，使得其中潛藏的藥物先導化合物或高價值分子難以被發現和利用。傳統的異源表達或基因簇捕獲方法，在應對大型、復雜的BGCs時，常常面臨效率低下、操作繁瑣或無法保持原始宿主調控環境的挑戰。因此，開發一種能在原始宿主細胞內直接、高效激活并放大這些隱性寶藏的策略，成為了微生物天然產物挖掘領域一個亟待解決的關鍵問題。這項研究正是為了破解這一難題而展開。

該研究發表于《BIOspektrum》。為了開展這項研究，作者主要運用了以下幾個關鍵技術方法：首先，核心是構建了基于CRISPR-Cas9系統的體內基因編輯與靶向切割工具。其次，利用了復制型質粒（replicative plasmid）作為目標BGCs的捕獲和擴增載體。最后，整個技術平臺（ACTIMOT）的操作均在原始宿主細菌的體內（in vivo）環境下完成，無需將基因簇克隆到外源宿主中。

研究結果部分，作者通過一系列實驗驗證了ACTIMOT平臺的有效性。

通過設計與構建ACTIMOT系統，研究人員成功開發了一個將CRISPR-Cas9的靶向切割能力與質粒復制機制相結合的平臺。該系統能夠精準地在染色體上切割目標BGCs的兩端，并將其整合到預先引入細胞內的復制型質粒上。

在驗證DNA動員與擴增效率的實驗中，研究證實ACTIMOT能夠高效地將大型BGCs從細菌染色體上切除并轉移到質粒上。轉移到質粒上的BGCs隨著質粒的復制而得到擴增，其拷貝數顯著增加，為基因的高效表達奠定了基礎。

在對隱性BGCs的激活與產物挖掘的研究中，應用ACTIMOT平臺處理含有隱性BGCs的菌株后，目標基因簇的表達水平被成功激活。這直接導致了相應天然產物產量的極大提升。更重要的是，利用該策略，研究人員從微生物中成功發現了四個全新的天然產物家族，這些產物在傳統培養條件下是無法被檢測到的。

歸納研究結論與討論，本研究的核心在于受自然啟發的合成生物學策略。研究人員開發的ACTIMOT平臺，創新性地在原始宿主細胞內實現了大型BGCs的靶向“剪切-粘貼”與復制擴增。該方法不僅繞過了復雜的異源表達瓶頸，還能有效放大基因劑量，從而強力激活隱性代謝途徑。其重要意義在于，該技術為大規模挖掘微生物“暗物質”基因組中的生物合成潛力提供了一個高效、通用的工具。它不僅能顯著提高已知有價值化合物的產量，更關鍵的是，極大地加速了新結構天然產物的發現進程，為藥物研發、化工合成等領域開辟了新的化合物來源。這項工作標志著在解鎖微生物化學多樣性方面邁出了關鍵一步。