新技术使用CRISPR实现更安全的基因编辑疗法

来自德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家迈出了重要的一步，通过开发一种可以发现编辑错误的技术，从癌症，HIV到亨廷顿病等更安全的基因编辑治疗方法，这种技术可以发现一种名为CRISPR的流行工具。个人的基因组。该研究今天发表在Cell杂志上。

科学家已经使用名为CRISPR的基因编辑工具来编辑几乎任何生物体的遗传密码。基于CRISPR的基因编辑将对人类健康产生巨大影响。据报道，已有十多项在人类细胞上使用CRISPR的临床试验正在进行中，但这种方法并不完美。从理论上讲，基因编辑应该像修复具有自动纠正功能的文档中的反复拼写一样，但是CRISPR分子 - 发现和编辑基因的蛋白质 - 有时会针对错误的基因，更像是自动纠正功能，将正确拼写的单词转换为拼写错误。编辑错误的基因可能会产生新的问题，例如导致健康的细胞变成癌细胞。

UT Austin团队开发了一种快速测试CRISPR分子穿过人的整个基因组的方法，以预测其可能与其目标相互作用的其他DNA片段。他们说，这种新方法是帮助医生为个体患者量身定制基因疗法，确保安全性和有效性的重要一步。

“你和我在我们的遗传密码中大约有一百万个点不同，”UT奥斯汀分子生物科学系助理教授兼该项目首席研究员Ilya Finkelstein说。“由于这种遗传多样性，人类基因编辑将始终是一种定制疗法。”

研究人员采用DIY方法为他们的技术开发设备和软件，使用现有的实验室技术开发CHAMP或芯片杂交亲和力绘图平台。该测试的核心是已经广泛用于研究和医学的标准下一代基因组测序芯片。另外两个关键元素 - 用于3-D印刷支架的设计，用于将显微镜下的芯片固定，以及团队为分析结果而开发的软件 - 是开源的。因此，其他研究人员可以在涉及CRISPR的实验中轻松复制该技术。

“如果我们要使用CRISPR来改善人们的健康状况，我们需要确保最大限度地减少附带损害，这​​项工作显示了一种方法，”UT奥斯汀的博士后研究员斯蒂芬琼斯和其中三人之一说。该论文的共同主要作者。

Andy Ellington是分子生物科学系的教授，也是UT奥斯汀应用研究实验室的研究副总裁，他是该论文的合着者。他说这种方法也说明了新技术不可预测的附带好处。

“下一代基因组测序是为了阅读基因组而发明的，但在这里我们已经开始使用这项技术，以便我们能够描述出CRISPR与基因组的相互作用，”Ellington说。“伊利亚等创新人士采用新技术并将其扩展到新的领域。”

这项工作还可以帮助研究人员预测某个CRISPR分子与实际基因组测试之前相互作用的DNA片段。这是因为他们发现了CRISPR分子用来选择目标的基本规则。例如，他们发现他们测试的CRISPR分子称为Cascade，对DNA序列中的每三个字母的关注程度低于其他字母。

“因此，如果它正在寻找'衬衫'这个词，而是找到'短'这个词，那么这可能就好了，”琼斯说。

这听起来违反直觉，但可能非常有用。CRISPR起源于细菌的天然防御，用于防御快速进化的入侵病毒。通过病毒遗传密码的微小变化可以看到良好的防御。

了解这些规则将导致更好的计算机模型，用于预测特定CRISPR分子可能与之相互作用的DNA片段。这可以节省开发个性化基因疗法的时间和金钱。