自從CRISPR基因組編輯技術於2012年發明以來，它已經顯示出治療許多難治性疾病的巨大希望。然而，科學家們一直在努力在治療相關的細胞類型中鑒定潛在的脫靶效應，這仍然是將治療方法轉移到臨床應用的主要障礙。如今，在一項研究中，來自美國加州大學伯克利分校、加州大學舊金山分校、格拉德斯通研究所和瑞典阿斯利康公司的研究人員開發出一種可靠的方法來實現這一目標。相關研究結果Science期刊上，論文標題為“Unbiased detection of CRISPR off-targets in vivo using DISCOVER-Seq”。論文通訊作者為加州大學伯克利分校的Jacob E. Corn。論文第一作者為加州大學伯克利分校的Beeke Wienert和Stacia Wyman。

        CRISPR通過在特定位置切割DNA來編輯人的基因組。所麵臨的挑戰是確保這種工具不會在其他地方進行切割，即一種被稱為“脫靶效應”的DNA損傷，這可能會帶來無法預料的後果。

        Wienert博士說，“當CRISPR進行切割時，DNA會被破壞。因此，為了生存，細胞將許多不同的DNA修複因子募集到基因組中的特定位點上以修複斷裂並將切割末端連接在一起。我們認為如果我們能夠找到這些DNA修複因子的位置，我們就可以鑒定出被CRISPR切割的位點。”

        為了測試這種想法，這些研究人員研究了一組不同的DNA修複因子。他們發現其中的一種稱為MRE11的DNA修複因子是DNA切割位點的第一批響應者之一。他們利用MRE11開發了一種名為DISCOVER-Seq的新技術，它可以識別出CRISPR切割基因組的確切位點。

        論文共同作者、格拉德斯通研究所高級研究員Bruce R. Conklin博士解釋道，“人類基因組非常龐大---如果你打印完整的人DNA序列，那麼你最終會得到一本高達16層的小說。當我們想用CRISPR切割DNA時，這就像我們試圖刪除這本小說中特定頁麵上的一個特定單詞一樣。”

        Conklin補充道，“你可以將DNA修複因子視為給這本書添加的不同類型的書簽。雖然一些DNA修複因子可能會將整個章節作為書簽，但是MRE11卻是一個能夠精確到這本書中已發生變化的字母。”

        目前存在檢測CRISPR脫靶效應的不同方法。然而，它們具有一些不足之處，比如產生假陽性結果和殺死它們正在檢查的細胞。此外，迄今為止最常用的方法僅限於在實驗室中用於體外培養的細胞，但不包括它在患者來源的幹細胞或動物組織中的使用。

        Corn說，“鑒於我們的方法依賴於細胞的自然修複過程來識別切割位點，它經證實是一種侵入性更小、更可靠的方法。我們能夠在誘導性多能幹細胞、患者細胞和小鼠中測試我們新開發的DISCOVER-Seq方法，而且我們的研究結果表明這種方法可潛在地用於任何係統，而不僅僅是在實驗室中。”

        這種正在用於新的細胞類型和係統中的DISCOVER-Seq方法也揭示出對CRISPR編輯基因組機製的新認識，這將導致更好地理解這種工具如何發揮作用的生物學特性。

        Conklin說，“這種新方法極大地簡化了識別脫靶效應的過程，同時也提高了結果的準確性。這可能讓我們更好地預測基因組編輯如何在臨床環境中發揮作用。因此，它代表了改善臨床前研究和讓基於CRISPR的療法更接近有需要的患者的一個重要步驟。”