我國(guó)科學(xué)家成功建立“GOTI”新型脫靶檢測(cè)技術(shù)

近日，一種被命名為GOTI（Genomewide Off-target analysis by Two-cell embryo Injection）的新型脫靶檢測(cè)技術(shù)被我國(guó)科學(xué)家建立，該技術(shù)發(fā)現(xiàn)：近年來興起的單堿基編輯技術(shù)有可能導(dǎo)致大量無(wú)法預(yù)測(cè)的脫靶，因而存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。此研究顯著提高了基因編輯技術(shù)脫靶檢測(cè)的敏感性，并且可以在不借助于任何脫靶位點(diǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)的情況下發(fā)現(xiàn)之前的脫靶檢測(cè)手段無(wú)法發(fā)現(xiàn)的完全隨機(jī)的脫靶位點(diǎn)，為基因編輯工具的安全性評(píng)估帶來了新工具，有望成為新的行業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

CRISPR/Cas9是廣泛關(guān)注的新一代基因編輯工具，自從2012年被發(fā)明以來，它一直以其高效性和特異性備受世人的期待，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為基于CRISPR/Cas9及其衍生工具的臨床技術(shù)將為人類的健康作出巨大貢獻(xiàn)。然而值得注意的是，CRISPR/Cas9從問世以來，其脫靶風(fēng)險(xiǎn)一直備受關(guān)注，如果將CRISPR/Cas9及其衍生工具用于臨床的話，脫靶效應(yīng)可能會(huì)引起包括癌癥在內(nèi)的很多種副作用。因此一種能夠突破之前限制的脫靶檢測(cè)技術(shù)，將會(huì)成為CRISPR/Cas9及其衍生工具是否能最終走上臨床的關(guān)鍵。人們迫切希望可以找到一種既能夠不依賴于脫靶位點(diǎn)預(yù)測(cè)，又能有足夠信噪比的精密脫靶檢測(cè)手段。

因此，如果要提升檢測(cè)脫靶效應(yīng)的精度，就必須徹底顛覆原有的脫靶檢測(cè)手段。首先，為了實(shí)現(xiàn)不借助于脫靶位點(diǎn)預(yù)測(cè)，這就要求必須找到非常嚴(yán)格的對(duì)照組來確定基因突變的位點(diǎn)；同時(shí)為了檢測(cè)不依賴于sgRNA的隨機(jī)突變，最好使用基于單細(xì)胞全基因組測(cè)序。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，楊輝研究組與合作者建立了一種名叫“GOTI”的脫靶檢測(cè)技術(shù)。

借助于這個(gè)系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)成員先是檢測(cè)了最經(jīng)典的CRISPR/Cas9系統(tǒng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)良好的CRISPR/Cas9并沒有明顯的脫靶效應(yīng)，這個(gè)結(jié)果結(jié)束了之前對(duì)于CRISPR/Cas9脫靶率的爭(zhēng)議。然而團(tuán)隊(duì)還檢測(cè)了另一個(gè)同樣被寄予厚望的CRISPR/Cas9衍生技術(shù)BE3，這個(gè)系統(tǒng)可以精確引入點(diǎn)突變，在之前的研究中從未發(fā)現(xiàn)過有明顯的脫靶問題。然而在GOTI的檢測(cè)下發(fā)現(xiàn)，BE3存在非常嚴(yán)重的脫靶，而且這些脫靶大多出現(xiàn)在傳統(tǒng)脫靶預(yù)測(cè)認(rèn)為不太可能出現(xiàn)脫靶的位點(diǎn)，因此之前方法一直沒有發(fā)現(xiàn)其脫靶問題。團(tuán)隊(duì)分析后認(rèn)為，這些脫靶位點(diǎn)有部分出現(xiàn)在抑癌基因上，因此經(jīng)典版本的BE3有著很大的隱患，目前不適合作為臨床技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)的這些重要發(fā)現(xiàn)證實(shí)了，以BE3為代表的部分基因編輯技術(shù)存在無(wú)法預(yù)測(cè)的脫靶風(fēng)險(xiǎn)，讓世人重新審視了這些新興技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是，此工作建立了一種在精度、廣度和準(zhǔn)確性上遠(yuǎn)超越之前的基因編輯脫靶檢測(cè)技術(shù)，有望由此開發(fā)精度更高、安全性更大的新一代基因編輯工具，建立行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)。