生物通報道：目前，弗吉尼亞大學醫學院的研究人員設計出一種方法，可檢測風靡科學界的CRISPR/Cas9基因編輯系統中意想不到的副作用。相關研究結果發表在最近的《Nature Biotechnology》。

稱為CRISPR的基因打靶系統，可讓我們編輯基因組中特定靶位點的遺傳信息。這種新方法揭示的系統，有可能會結合意想不到的位點，導致其中一些位點發生基因突變，這些突變可能對藥物療法的研究與開發，產生嚴重的后果。

然而，這種新方法也可以幫助我們確定一些途徑，阻止那些潛在危險的“脫靶”影響，讓科學家們可以改進這種重要的新基因編輯系統所得到的結果。

基因突變和如何避免它們
弗吉尼亞大學生物化學和分子遺傳學系的Mazhar Adli解釋說，基因操作的一個主要目標是糾正有害突變，所以避免突變的意外引入，是至關重要的。

他說：“我們知道，基因突變是疾病的標志。總體目標是，糾正這些明顯的遺傳突變。我們想僅在靶向空間、靶向位點改變這些信息。如果你想改變任何其他信息，從根本上說，你就會引入你不想要的突變。你糾正一個基因，可能你就會在其他10個基因和基因組中的其他許多部位引入突變。”

CRISPR：“研究的圣杯”
Adli的新研究，揭示了CRISPR/Cas9基因編輯系統潛在的脫靶作用。該系統非常的受歡迎，因為它可讓科學家操作活體哺乳動物基因組的特定部分，成為科學研究一種極其重要的工具。它已被迅速而廣泛地采用，包括用于人類細胞研究，因為它相對簡單，許多實驗室都有資源來使用它。

Adli稱：“從根本上說，你可以靶定活細胞中的任何基因組區域，并改變遺傳信息，這在過去幾十年里一直是研究中的圣杯。從根本上說，能夠靶定和改變活細胞中的遺傳信息，是一個夢想。”

這一新研究有助于解釋CRISPR系統的支持機制，以及為什么它很容易受到脫靶基因突變的影響。

Adli稱：“我們不僅發現了它在基因組中的結合區域，還研究了為什么它定位到基因組中的這些區域。通過分析這些脫靶效應背后的特定序列，我們也找出了決定因素——為什么它靶定目標，而且也轉到這些脫靶區域？我們的研究表明，它定位在那里，是因為與原始靶向區域的一些相似性。”

“所以，我們的結果將有助于提高系統的特異性，以使我們能夠最大限度地減少脫靶。”

主要的突變影響
Adli的這項研究也表明，在CRISPR系統使用的一種關鍵酶的自然野生型，與其改變的、不常用的酶形式相比，可引入更多的突變。前者在基因編輯過程中，切割DNA的雙鏈，使突變發生，而后者只切割DNA的單鏈，使細胞能夠修復損傷，而不引入突變。

他說：“很遺憾，野生型（自然發生的酶）更容易處理。所以，該領域的每個人都使用野生型酶。在這篇論文和其他即將發表的論文中，研究人員將要停止使用野生型酶。他們必須使用改變了的酶形式，來克服脫靶效應。”

（生物通：王英）

延伸閱讀：Science綜述：CRISPR技術革命。

生物通推薦原文摘要：
Genome-wide analysis reveals characteristics of off-target sites bound by the Cas9 endonuclease
Abstract：RNA-guided genome editing with the CRISPR-Cas9 system has great potential for basic and clinical research, but the determinants of targeting specificity and the extent of off-target cleavage remain insufficiently understood. Using chromatin immunoprecipitation and high-throughput sequencing (ChIP-seq), we mapped genome-wide binding sites of catalytically inactive Cas9 (dCas9) in HEK293T cells, in combination with 12 different single guide RNAs (sgRNAs). The number of off-target sites bound by dCas9 varied from ~10 to >1,000 depending on the sgRNA. Analysis of off-target binding sites showed the importance of the PAM-proximal region of the sgRNA guiding sequence and that dCas9 binding sites are enriched in open chromatin regions. When targeted with catalytically active Cas9, some off-target binding sites had indels above background levels in a region around the ChIP-seq peak, but generally at lower rates than the on-target sites. Our results elucidate major determinants of Cas9 targeting, and we show that ChIP-seq allows unbiased detection of Cas9 binding sites genome-wide.