Genome Res：基因测序技术升级检测CRISPR脱靶效应_医疗器械

2016

01/22

09:34

生物通

作者：叶予

医疗器械

很少有什么技术能像CRISPR那样在一夜之间改变整个领域。CRISPR-Cas9原本是细菌在漫长的进化史中演化出的重要防御机制。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合，可以在引导RNA的指引下，靶标并切割入侵者的遗传物质。2012年研究者们利用这一特点，将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强，很快便成为了基因编辑领域中最耀眼的明星。

虽然CRISPR-Cas9基因组编辑已经被广泛应用于生物医学研究，但是Cas9核酸酶在基因组中的靶标特异性仍然存在争议。2015年2月韩国首尔大学的研究人员在NatureMethods杂志上发布了Digenome-seq方法，通过基因组测序来检测CRISPR-Cas9在基因组中的打靶和脱靶情况。研究显示，Digenome-seq是一种强大、敏感、无偏见的高性价比方法，很适合在人类基因组中分析CRISPR-Cas9的脱靶效应。此外，他们还证实CRISPR-Cas9在人类细胞中有精确的打靶作用。

现在这一团队又在一月十九日的Genome Research杂志上发表文章，为人们展示了升级版的多重化Digenome-seq。他们用这一技术同时分析了11个CRISPR-Cas9核酸酶在整个基因组中的特异性，大大节省了CRISPR脱靶分析所需的时间和经费。

研究人员先将基因组DNA从人类细胞中提取出来，然后用多个sgRNA-Cas9组合进行消化，最后进行全基因组测序。他们用一种新的DNA剪切评分系统，鉴定了Cas9在基因组中的剪切模式，即打靶和脱靶位点的特性。研究表明，转录自双链寡核苷酸的sgRNA引起了许多脱靶事件，而转录自质粒模板的sgRNA没有这样的问题。多重化Digenome-seq可以捕捉到很多被其他方法漏掉的良性脱靶位点。研究人员还在此基础上给出了减少CRISPR-Cas9脱靶效应的指南。

CRISPR系统的脱靶效应吸引了许多研究团队的目光。2014年11月，遗传学大牛GeorgeM. Church领导哈佛医学院的团队，在Nature Communications杂志上展示了CRISPR编辑iPS细胞的脱靶情况。他们对人iPS细胞进行CRISPR基因编辑，然后将全基因组测序和靶向深度测序结合起来，鉴定了Cas9编辑iPS细胞时的脱靶效应。研究指出，CRISPR编辑人类iPSC并没有导致显着的基因组改变或突变率提高，不过有一种单核苷酸变异（SNV）会影响Cas9的特异性。

2014年12月，麻省总医院（MGH）的研究团队在Nature Biotechnology杂志上发布了检测全基因组CRISPR脱靶效应的测序方法——GUIDE-seq。以往人们在检测CRISPR脱靶效应的时候，往往事先假定脱靶位点与靶标位点相似。GUIDE-seq是首个不需要这样做的方法，而且它相当灵敏。研究人员利用一种短双链寡核苷酸来标记CRISPR诱导的脱靶断裂，测序这些标签所在的基因组区域，就能够确定脱靶突变的位置。

参考文献

Genome-wide target specificities of CRISPR-Cas9 nucleases revealed by multiplex Digenome-seq

来源：生物通作者：叶予

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