扭曲拉伸的DNA可能会增加CRISPR-Cas9脱靶变化的风险

一项新的研究表明，当使用CRISPR-Cas9时，在基因表达和其他细胞过程中常规发生的对DNA的扭曲可导致基因组的脱靶变化。该研究背后的医学研究委员会科学家表示，他们的研究结果可能有助于为临床应用提高基因编辑的准确性铺平道路。

在基因表达过程中，DNA被拉伸并扭曲成其通常的形状。虽然这对于细胞自身机器的正常功能是必需的，但它可能通过增加脱靶编辑的风险对CRISPR-Cas9基因编辑构成挑战，可能引入有害的变化。来自MRC伦敦医学科学和阿斯利康的科学家的研究结果发表于今天的自然结构和分子生物学期刊。

CRISPR-Cas9是一种基因编辑工具，允许研究人员发现和编辑DNA链，因其科学家在医学，药物发现和农业等多个领域使用该技术而在众多目的中获得了全世界的认可。

在这项研究中，使用一种新方法研究了CRISPR-Cas9的准确度和精确度：科学家使用光学镊子 - 一种利用激光束操纵DNA的工具 - 模仿DNA自然经过的扭曲，因为细胞的机器读取了它。然后他们使用CRISPR-Cas9编辑基因并使用荧光显微镜监测其准确性。

结果表明，当DNA松散和松弛时，CRISPR是准确的。但是当发生扭曲时 - 在这种情况下，由于高度拉伸 - 精度降低，并且观察到脱靶编辑。了解这种效应将有助于设计具有更高准确度的CRISPR系统，以及评估此风险的方法。

研究的主要作者，MRC LMS和伦敦帝国理工学院的David Rueda教授说：“CRISPR-Cas9作为一种有助于预防或对抗由DNA突变引起的疾病的潜在工具而备受瞩目，我们想研究它的准确性。当我们操纵DNA结构，模仿DNA经历的自然扭曲时，我们发现对非预期的位点进行了编辑。在这种情况下，CRISPR-Cas9在靶向系统中可能显示多达50%的错配，这将是使用它的一个问题。临床环境中的基因编辑工具。

“另一方面，非常积极的是我们开发了一个系统，可以清楚地对CRISPR-Cas9成像，因此我们可以研究错误发生的原因，并调整技术以提高准确性和特异性。”

AstraZeneca发现科学副主任Emanuela Cuomo博士说：“在阿斯利康，我们正在努力了解CRISPR的作用机制，使我们能够为将来的研究和潜在治疗目的设计改良的酶。我们学习了CRISPR-Cas9，并强调了未来的探索领域，以便更好地理解DNA结构与脱靶效应之间的关系。“

MRC的遗传学，表观遗传学和基因组学项目经理Lindsay Wilson博士说：“这项研究至关重要，因为它有助于我们了解使用CRISPR的风险，例如编辑人体细胞。最终可能导致策略MRC也支持使用基因组编辑进行科学和道德严格的实验室研究，包括研究以了解技术风险和限制，以及解决这些问题的步骤。

科学家表示他们接下来的步骤是确定他们如何能够减少意外编辑的机会。他们计划使用他们的新系统进一步研究CRISPR的准确性，并且理想情况下，根据他们的发现开发脱靶预测算法。