张锋：遗传变异影响CRISPR的精确编辑

Broad研究院的David Scott和Feng Zhang（张锋）周一在《Nature Medicine》杂志上发文称，利用全基因组测序对患者进行预筛查，然后结合此信息及以往的经验来选择向导RNA，可帮助研究人员设计出有效且安全的CRISPR疗法。

　　

生物通报道  之前的研究表明，人体中的遗传变异可能会削弱CRISPR/Cas9系统精确编辑人类基因组的能力。不过，这些变异在何种程度上混淆Cas9酶识别其预期的编辑位点的能力，目前还不太清楚。

Broad研究院的David Scott和Feng Zhang（张锋）周一在《Nature Medicine》杂志上发表了对这个问题的分析。他们表示，利用全基因组测序对患者进行预筛查，然后结合此信息及以往的经验来选择向导RNA，可帮助研究人员设计出有效且安全的CRISPR疗法。

以往的药物开发策略都是针对患者中高度保守的靶点，然而，基因组水平的治疗必须面对个体间巨大的遗传变异。“这种遗传变异混淆了某些Cas核酸内切酶的靶位点。如果这个变异破坏了治疗的靶点，那么它可能影响CRISPR疗法的效果。如果它形成脱靶候选物，那么可能影响治疗的安全性，”作者写道。

研究人员分析了最近发布的外显子组整合联盟（ExAC）的数据集（带有6万多名个体的变异）以及千人基因组计划的数据集，以确定群体遗传变异对治疗性的基因组编辑的影响。他们研究的对象包括化脓性链球菌Cas9（SpCas9）、SpCas9变体VQR和VRER、金黄色葡萄球菌Cas9（SaCas9）以及氨基酸球菌属Cpf1（(AsCpf1）。

他们发现，广泛的变异有可能影响每种酶的功效，并且带来患者特异的脱靶候选物。事实上，大约93-95%的基因组编辑靶点都包含了ExAC数据集中的变异，这有可能会改变切割的效率。作者认为，利用PAM要求不同的多种酶有望增强安全性和效果。

此外，他们指出，群体中多个单体型的存在也增加了脱靶候选物的数量，让情况变得复杂。因此，他们利用千人基因组计划的数据集来鉴定人群中脱靶位点最少的靶点。“特异性增强的eSpCas9和Cas9-HF1酶的使用将进一步降低脱靶位点的切割，不过仍然需要避免重复区域或高频率单体型中的脱靶候选物，”Scott和Zhang写道。

两位作者还指出，千人基因组计划数据集中的人口统计信息（包括性别和祖先）可以用来探索人群统计信息如何影响特定个体的脱靶候选变异。他们发现，“需要对个体患者进行全基因组测序，以便选择一种与患者基因组完全匹配的向导RNA和核酸酶的组合，并且不含有患者特异的脱靶候选物。”

鉴于一些研究人员和公司已经开始设计基于CRISPR的临床试验，作者认为这种类型的分析将尤为重要。Scott和Zhang认为，如果他们没有考虑到遗传变异，就存在误导试验的风险。（生物通 薄荷）

原文检索

Implications of human genetic variation in CRISPR-based therapeutic genome editing

Nature Medicine (2017) doi:10.1038/nm.4377