Nat Meth: 新方法终结CRISPR-CAS9争论

　　

生物通报道：基因编辑是近年来发展起来的可以对基因组完成精确修饰的一种技术，可完成基因定点InDel突变、敲入、多位点同时突变和小片段的删失等。这项革命性的技术可让研究人员精确地改变基因组，从而有着广泛应用，包括基础研究、生物技术和人类基因疗法。

自从基因组编辑技术引爆科学界热潮以来，就有许多研究小组发现具有脱靶问题。在2013年6月，来自麻省总医院的研究人员发现使用CRISPR-Cas RNA引导性核酸酶的一个重要局限：会在预期靶点以外的位点上生成多余的DNA突变。另有研究直接说明了CRISPR/Cas9存在严重的脱靶性，即该技术可以发生非特异性切割，引起基因组非靶向位点的突变，这样会造成研究结果的不确定性以及研究工作的大量增加，这一问题严重地限制了Cas9的应用。

科学家们一直都希望能开发出一种有效的策略，来检测基因组编辑技术的脱靶效应。在2014年6月，弗吉尼亚大学医学院的研究人员设计出一种方法，可检测风靡科学界的CRISPR/Cas9基因编辑系统中意想不到的副作用，相关研究结果发表在《Nature Biotechnology》。1个月后，中国医学科学院和北京生命科学研究所（NIBS）的研究人员，在《Cell Research》发表的一项研究中，利用一种公正的全基因组ChIP-seq方法，分析了人类基因组中CRISPR/Cas9的结合脱靶效应。新年伊始，美国希望之城贝克曼研究所和浙江大学第一附属医院的研究人员在《Nature Biotechnology》描述了一种新策略，有望帮助科学家检测基因组编辑技术中的脱靶效应。相关阅读：精确检测CRISPR脱靶效应的新方法；NIBS张昱《Cell Res》解析CRISPR/Cas9脱靶效应。

2月9日，来自韩国首尔大学、首尔基础科学研究所等机构的研究人员在Nature旗下子刊《Nature Methods》发表一项研究，成功证实CRISPR-Cas9在人类细胞中有精确的打靶作用，他们开发出一种强大、敏感、无偏见和具有成本效益的方法——Digenome-seq，可在全基因组范围内检测人类细胞中的CRISPR/Cas9脱靶效应。

在这项研究中，研究人员称，虽然RNA引导的、通过CRISPR-Cas9系统的基因组编辑已经被广泛应用于生物医学研究，但是Cas9核酸酶的全基因组靶向特异性仍然是有争议的。为此，他们提出一种方法Digenome-seq，利用基因组测序查找CRISPR-Cas9可能突变产生的打靶和脱靶序列。他们用Cas9核酸酶在试管中消化人类基因组DNA，然后进行全基因组测序。这种体外消化可产生打靶和脱靶序列的独特模式，可以通过计算确定。此外，个在sgRNA末端添加组成CRISPR-Cas9的鸟嘌呤核苷酸，研究人员成功地制备了这种高度发达的可编程核酸酶，在人类基因组中它没有可测量的脱靶效应。

本文通讯作者Jin-Soo Kim表示：“如果CRISPR-Cas9可缩短脱靶的DNA序列，它就可能诱导多余的突变。因为我们成功证实了CRISPR-Cas9的精确度，我们认为，这将推动基因或细胞治疗的发展。”

研究人员还表示，Cas9核酸酶可能是高度特异性的，从而诱导整个基因组中仅仅几个（而不是数千）位点的脱靶突变，而且Cas9脱靶效应可通过用改性sgRNAs替换“混杂”单导RNAs（sgRNAs）而得以避免。总而言之，Digenome-seq是一种强大的、敏感的、无偏见的和具有成本效益的方法，可分析编程核酸酶（包括Cas9）的全基因组脱靶效应。

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Daesik Kim et al. Digenome-seq: genome-wide profiling of CRISPR-Cas9 off-target effects in human cells. Nature Methods (2015) DOI: doi:10.1038/nmeth.3284