作者： 杜姝
“魔剪”技术CRISPR自2012年问世以来，在治疗多种难治性疾病方面显示出巨大的潜力。CRISPR是通过在特定位点切割DNA来编辑基因组，但有时该工具也会“出错”，比如说在DNA的其他地方进行切割，即所谓的脱靶效应。科学家们一直在努力攻克这个将CRISPR技术应用于临床的“绊脚石”。
DOI: 10.1126/science.aav9023
现在，Gladstone研究所和创新基因组学研究所（IGI）的科学家与阿斯利康合作开发出一种识别这些不必要切割的新方法。相关结果于4月19日发表在《Science》杂志上。Beeke Wienert博士与Stacia Wyman同为该篇研究论文的第一作者，Jacob Corn为通讯作者。
Beeke Wienert博士说道，“当CRISPR切割时，DNA被破坏，为了生存，细胞将许多不同的DNA修复因子聚集到基因组中的特定位点以修复断裂并将切割末端连接在一起。如果我们能够找到这些DNA修复因子的位置，就可以确定CRISPR的切割位点。“
MRE11标志着Cas9 DNA断裂点
为了验证这一想法，他们研究了一组不同的DNA修复因子。结果发现， MRE11是最先到达DNA切割位点的蛋白质之一。MRE11就像宝藏地图上的指引点，告诉研究人员蛋白质的去处。研究人员利用MRE11开发了一名为DISCOVER-Seq的新技术，该技术可以识别出CRISPR切割基因组的确切位点。
人类基因组非常庞大，如果完整地打印出所有DNA序列，可能是一本高达16层楼的书籍。而利用CRISPR对DNA进行切割时，就像试图从书中删除特定页面上的一个特定单词一样，有点像大海捞针。然而，令人惊喜的是，MRE11竟然可以精确删除特定单词的所有字母。
与之前仅限于在实验室中通过细胞培养的检测脱靶效应不同，新的DISCOVER-Seq方法依赖于细胞的自然修复过程来识别切口，所以它侵入性更小且更可靠。“在诱导多能干细胞、患者细胞和小鼠中，我们测试了新的DISCOVER-Seq方法。结果表明，新方法可以用于任何系统，不仅仅限于实验室。” 通讯作者、苏黎世联邦理工学院开设实验室的Jacob Corn博士说道。
值得关注的是，DISCOVER-seq是第一种可以在任何活体组织中直接从CRISPR编辑工具中找到切割位点的方法。MRE11蛋白是关键DNA修复途径中最早的参与者之一，存在于哺乳动物细胞系（小鼠和人类）。这意味着它可以应用于任意查找切割位置，并且可以轻松应用于以前难以使用的不同系统。“目前已经有一些非常好的脱靶方法，但它们在高度控制的系统中效果最好，如实验室培养的细胞。”Corn说，“DISCOVER-Seq的一个优点是，它可以在任何基因组编辑工作的系统中找到脱靶。“
因为MRE11允许研究人员在切割后立即放大切割位点，研究人员也发现DNA修复工作的新方法，他们最终可能会利用这些知识来改进CRISPR-Cas9基因组编辑。
加州大学旧金山分校（UCSF）的医学遗传学和分子药理学教授Conklin对DISCOVER-Seq新方法的发现十分兴奋。他说，“DISCOVER-Seq大大简化了识别脱靶效应的过程，同时也提高了结果的准确性，让我们可以更好地预测基因组编辑如何在临床环境中发挥作用。”
原标题：Science：新方法“剑指”CRISPR脱靶效应，努力攻克临床应用“绊脚石”
参考资料：
[1]New method to detect off-target effects of CRISPR
[2]Unbiased detection of CRISPR off-targets in vivo using DISCOVER-Seq
[3]DISCOVERing Off-Target Effects for Safer Genome Editing