《自然·生物技术》：CHANGE-seq-BE 可发现碱基编辑器在基因组中引起的非靶向变化

了解通过测序碱基编辑器进行核酸酶全基因组效应的高通量分析的环化方法 (CHANGE-seq-BE) 如何改进脱靶效应的发现。

　　

（田纳西州孟菲斯 – 2026年1月2日）圣裘德儿童研究医院今天公布了一种新方法，科学家和医生可以利用该方法更好地评估精准基因组编辑技术。目前，大量时间和资源用于改进CRISPR基因编辑技术，而识别可能构成安全风险的微小脱靶位点是一项极具挑战性的技术。圣裘德的研究人员开发了一种名为“通过测序碱基编辑器进行核酸酶全基因组效应高通量分析的环化方法”（CHANGE-seq-BE）的解决方案，该方法无偏倚、灵敏且资源高效，能够发现这些脱靶编辑。该方法优于传统方法，并已被用于支持临床工作。该技术已发表在《自然·生物技术》杂志上。

 

虽然传统的基因组编辑技术使用 CRISPR-Cas9 从基因组中切割一小段 DNA，但科学家们一直在开发更精确的版本，包括碱基编辑器，它可以找到并替换单个 DNA 碱基对。

 

“我们开发 CHANGE-seq-BE 的目的是帮助科学家更好地了解碱基编辑器，这是一类重要的 CRISPR 精确基因组编辑器，”通讯作者、圣裘德儿童研究医院血液学系的蔡胜达博士说。“它提供了一种简单便捷的方法来了解碱基编辑器的整体活性，使研究人员能够选择高度特异性和活性的编辑器和靶标组合用于研究或治疗。”

 

CHANGE-seq-BE 已被应用于临床研究。今天发表的论文包含一个案例研究，该案例研究涉及向美国食品药品监督管理局 (FDA)提交的紧急申请，申请使用一种碱基编辑器治疗 CD40L 缺陷型 X 连锁高 IgM 综合征 (X-HIGM)。X-HIGM 是一种遗传性免疫疾病，碱基编辑可能有助于纠正该疾病。CHANGE-seq-BE 证实，所使用的碱基编辑器具有 95.4% 的靶向特异性，且无明显的脱靶活性，这为推进患者的治疗提供了宝贵的安全性数据。

 

蔡说：“这项应用令人振奋，它支持向FDA提出的紧急申请，以便迅速治疗一名患者。它充分展现了这种方法如何能够快速了解??这些基因编辑技术在基因组中的作用，并有助于推进有前景的活性特异性疗法的研发。”

 

效率与公正方法相结合可获得更好的结果

 

蔡教授的实验室开发了 CHANGE-seq-BE，因为传统的碱基编辑器安全性评估方法需要在全面覆盖和资源高效利用之间做出取舍。一些能够全面、无偏地发现碱基编辑器脱靶活性的技术需要进行全基因组测序，而这可能极其昂贵且耗时。另一些技术则预先筛选疑似脱靶位点以减少测序量并节省资源，但这些有偏倚的技术永远无法检测到意外的脱靶编辑。圣裘德儿童研究医院的科学家们设计 CHANGE-seq-BE 的目的是兼顾两种方法的优势：既能提供全面的评估，又能有效利用资源。

 

为了实现这一目标，CHANGE-seq-BE 方法首先获取完整的基因组，但科学家们并非立即进行测序，而是将基因组分割成微小的环状 DNA 片段。然后，他们将这些环状 DNA 片段暴露于待测的碱基编辑器中。之后，他们用一种特殊的酶处理 DNA，该酶能够检测碱基编辑是否发生，并将那些（且仅那些）检测到碱基编辑的环状 DNA 片段打开成线性链。随后，他们对这些线性 DNA 片段进行选择性测序，这种方法所需的资源远少于其他同类技术。他们针对两种主要的碱基编辑器（腺嘌呤和胞嘧啶碱基编辑器）都进行了优化。在开发出该方法后，科学家们想知道它是否真的比传统方法更全面、更节能，因此他们进行了直接对比测试。

 

蔡教授表示：“当我们将其与其他方法直接比较时，CHANGE-seq-BE 不仅发现了其他方法所指出的几乎所有位点，还发现了许多它独有的位点。我们证明，这种无偏方法灵敏度更高，同时仅使用了约 5% 的测序读段。”

 

鉴于该技术的灵敏度高、操作简便且资源利用效率高，其他研究者已经开始采用它。本研究详细描述了完整的实验方案和支持 CHANGE-seq-BE 的软件，从而促进了其应用。例如，除了本文报道的临床应用外，圣裘德儿童研究医院及其他机构的临床试验已将该技术纳入其计划，并将其用作安全性和有效性评估工具。CHANGE-seq-BE 近期还被用于表征首个患者特异性体内基因组编辑疗法。研究碱基编辑的基础研究实验室也开始使用该技术在其研究早期阶段检测脱靶效应，从而比现有筛选方法更有效地识别最有前景的研究方向。这些早期采用者表明，该技术对研究人员和临床医生都具有吸引力，并有望推动碱基编辑技术的未来发展。

 

蔡教授表示：“我们已经帮助这些疗法的研发人员快速了解并找到最具潜力活性和特异性的碱基编辑器。我们希望像CHANGE-seq-BE这样的方法能够为更多基因组编辑疗法的研发和应用打开大门，使更多需要这些疗法的患者受益。”