Mol Cell：科學家破解出新型CRISPR代碼 有望更加精準地進行人類基因組編輯

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近日，一項刊登在國際雜誌Molecular Cell上的研究報告中，來自Francis Crick研究所的科學家們通過研究發現了一組簡單的規則或能決定人類細胞中CRISPR/Cas9基因編輯的精準性，相關研究結果或能幫助科學家們改善實驗室和臨床中基因編輯技術的效率和安全性。儘管如今科學界已經廣泛使用CRISPR系統了，但該技術的合理應用常常因為基因編輯結果的不可預測而受到重重障礙，基因編輯常常會帶來靶向位點DNA區域的隨機剔除或插入。

圖片來源：Nigel Hawtin for the Francis Crick Institute

在CRISPR技術被安全應用到臨床之前，科學家們就需要通過研究來確保該技術能夠準確修飾靶向位點的DNA；研究者Paola Scaffidi說道，截止到目前為止，利用CRISPR技術進行基因編輯給科學界帶來了很多猜測、挫折甚至錯誤，CRISPR技術的效應被認為是無法預測且隨機的，但通過分析數以百計的基因編輯，研究人員驚訝地發現，在這一切的背後似乎有著簡單可預測的模式，這或許能從根本上改變研究人員使用CRISPR的方式，幫助研究者以更高的準確率和效率來研究基因的功能。

通過檢測並分析CRISPR基因編輯技術對人類細胞450個基因的1491個靶向作用位點的作用效應，研究人員發現，基於簡單的規則就能夠有效預測基因編輯所帶來的後果，這些規則主要依賴於導向RNA—Cas9所識別的特定基因組區域中的遺傳元件。這項研究中，研究者發現，特定基因編輯的結果常常取決於RNA導向的第四個「字母元件」，其更靠近切割位點。如果遺傳元件是A或T，那麼這將會是一個非常精準的基因插入，如果是C的話就會導致相對精準的剔除，而G的話則會造成多種不精準的剔除作用。因此，在基因編輯過程中，簡單地避免含有鹼基G的位點或許能夠更加準確地預測基因編輯所產生的效果。

研究者Anob Chakrabarti指出，我們通過分析發現，決定CRISPR人類基因組編輯結果的規則實際上非常簡單，在設計導向RNA時要記住這些規則，這樣我們就能最大化的獲得特定基因編輯的理想效果，這在臨床中尤為重要。同時研究者還闡明了開啟或關閉靶向DNA如何影響基因編輯的效果，而加入促進DNA打開的化合物就能夠促進Cas9搜尋基因組，從而提高編輯效率。研究者表示，不管來源的組織如何（其會影響特定基因DNA開啟的程度），靶向作用關鍵位置中含有鹼基A或T的區域能夠表現出常見的編輯效果，也就是說，如果我們能夠仔細選擇靶向DNA的話，我們就能夠在不同組織中觀察到相同的效應。

最後研究者Josep Monserrat博士說道，此前我們並未意識到DNA打開對於決定CRISPR基因編輯效率的重要性，當以特定的方式編輯一個基因時我們或許需要考慮另外一個因素，我們非常高興能在精準的靶向區域觀察到不同的細胞類型或許共享著相同的編輯方式，研究者還希望本文研究結果能夠推動後期更多跨學科的研究。

參考資料：

Anob M.Chakrabarti，Tristan Henser-Brownhill，Josep Monserrat, et al.Target-Specific Precision of CRISPR-Mediated Genome Editing, Molecular Cell (2018). DOI: 10.1016/j.molcel.2018.11.031

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