如何准确评估CRISPR基因组编辑中的错误

来自IDC Herzliya和Bar-Ilan大学的研究人员开发了一种新颖的软件工具，可以量化潜在的CRISPR诱导的错误。

　　

CRISPR技术使研究人员可以通过改变DNA序列，从而改变基因功能来编辑基因组。它有许多潜在应用包括纠正遗传缺陷，治疗和预防疾病的传播以及改良农作物。

例如CRISPR-Cas9等技术可以设计基因组编辑工具，对特定基因或功能元件所在的染色体上的目标靶点进行极为明确的改变。然而，CRISPR编辑也有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，当靶向基因组中的几个不同位点时，靶标活性可能导致易位，异常的染色体重排以及其他意外的基因组修饰。

控制脱靶编辑活动是使CRISPR-Cas9技术准确，并适用于医学实践的主要挑战之一。当前用于量化脱靶活性的测量分析和数据分析方法无法提供统计评估，在编辑率较低的实验中，无法灵活的将信号与噪声分辨开来，并且需要繁琐的工作来解决易位的检测。

一跨学科研究团队在5月24日的Nature Communication杂志上报告了一种新的软件工具，该工具可以检测，评估和量化脱靶编辑活动，包括不利的易位事件。该软件基于从标准测量分析中获得的输入，包括多重PCR扩增和下一代测序（NGS）。

该工具被称为CRISPECTOR，可分析从CRISPR-Cas9实验获得的下一代测序数据，并应用统计模型来确定和量化编辑活动。 CRISPECTOR可以精确地测量每个被查询基因座处的脱靶活动。它还可以找到微弱但重要的脱靶活性。重要的是，CRISPECTOR的新颖功能之一是它具有检测编辑实验中发生的不利易位事件的能力。

“在基因组编辑中，特别是在临床应用中，至关重要的是确定低水平的脱靶活性和不良易位事件。即使是少数具有致癌潜力的细胞，在基因治疗的背景下移植到患者体内，也可能造成危害。因此，作为治疗方案的一部分，重要的是预先发现这些潜在事件，” Ayal Hendel博士说。 

“CRISPECTOR提供了一种有效的方法来表征和量化潜在的CRISPR诱导的错误，从而显著提高未来临床使用基因组编辑的安全性。”在分析数据的过程中，他们意识到了用于量化脱靶活动的现有工具的缺点以及应加以弥补以改善适用性的差距。

另外一位作者Zohar Yakhini教授补充说：“在使用具有严重背景噪音的深度测序技术的实验中，低水平的真正脱靶活动可能会在噪音下丢失。需要一种测量方法可以很容易地看到相关的数据分析，并且能够对噪声进行分析，检测出编辑实验中发生的不利易位事件了。CRISPECTOR是一种可以筛选背景噪声以识别和识别噪声的工具。量化真正的脱靶信号，此外，通过统计建模和数据仔细分析，CRISPECTOR还可以识别更广泛的基因组畸变；通过表征和量化CRISPR引发的潜在错误，我们的方法将支持更安全的临床使用基因组编辑治疗方法。”

（生物通：万纹）

原文链接：

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-22417-4

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