准确评价CRISPR基因组编辑

　　

CRISPR技术允许研究人员通过改变DNA序列从而修改基因功能来编辑基因组。它的许多潜在应用包括纠正遗传缺陷、治疗和防止疾病传播以及改良作物。

基因组编辑工具，如CRISPR-Cas9技术，可以被设计成对染色体上特定基因或功能元件所在的预定目标做出极其明确的改变。然而，一个潜在的并发症是CRISPR编辑可能导致其他意想不到的基因组变化。这些被称为脱靶活动。当瞄准基因组中的几个不同位点时，脱靶活性可能导致易位、染色体异常重排以及其他意想不到的基因组修饰。

控制偏离目标的编辑活动是使CRISPR-Cas9技术准确和适用于医疗实践的核心挑战之一。目前用于量化脱靶活性的测量方法和数据分析方法没有提供统计评估，在低编辑率的实验中，在从噪声中分离信号时不够敏感，并且需要繁琐的工作来处理易位检测。

一个多学科的研究小组在5月24日出版的《Nature Communications》杂志上报告了一个新的软件工具来检测、评估和量化不相干的编辑活动,包括导致癌症的易位不良事件。该软件基于来自标准测量分析的输入，包括多路PCR扩增和下一代测序(NGS)。

该工具被称为CRISPECTOR，它分析从CRISPR-Cas9实验中获得的下一代测序数据，并应用统计建模来确定和量化编辑活动。CRISPECTOR精确测量每一个被审问的位点的脱靶活动。它进一步提高了在脱靶活性较弱但显著的位点的假阴性率。重要的是，CRISPECTOR的新特性之一是它能够检测编辑实验中发生的不良易位事件。

“在基因组编辑中，特别是在临床应用中，识别低水平脱靶活性和不良易位事件是至关重要的。即使是少量具有致癌潜能的细胞，当在基因治疗的背景下移植到患者体内时，也可能在癌症发病机制方面产生有害的后果。因此，作为治疗方案的一部分，提前发现这些潜在的事件是很重要的，”巴伊兰大学Mina和Everard Goodman生命科学学院的Ayal Hendel博士与赫兹利亚跨学科中心(IDC)阿拉兹计算机科学学院(Arazi School of Computer Science)的Zohar Yakhini教授共同领导了这项研究。CRISPECTOR提供了一种有效的方法来描述和量化潜在的CRISPR诱导错误，从而显著提高了未来基因组编辑临床使用的安全性。”

Hendel的团队利用CRISPR-Cas9技术编辑与血液和免疫系统疾病相关的干细胞基因。在分析数据的过程中，他们认识到现有工具在量化脱靶活动方面的缺陷，以及应当弥补的差距，以改善适用性。这一经历导致了与Yakhini教授领导的计算生物学和生物信息学团队的合作。

IDC Herzliya和Technion的Zohar Yakhini教授补充说:“在利用具有显著背景噪音水平的深度测序技术的实验中，低水平的真正偏离目标的活动可能会在噪音中消失。”

对于基因组编辑科学家和实践者来说，很明显需要一种测量方法和相关数据分析，这种方法能够看到噪音之外的东西，并且能够检测编辑实验中发生的不良易位事件。CRISPECTOR是一种可以过滤背景噪声来识别和量化真实脱靶信号的工具。此外，使用统计建模和仔细分析数据CRISPECTOR还可以识别更广泛的基因组畸变。通过描述和量化潜在的CRISPR诱导的错误，该方法将支持更安全的基因组编辑治疗方法的临床使用。

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原文检索：CRISPECTOR provides accurate estimation of genome editing translocation and off-target activity from comparative NGS data