Nat Med：人基因变异可能让CRISPR基因编辑复杂化
导读：
我们的DNA上的自然差异可能通过抑制Cas9切割合适的基因靶标或者任何一种靶标的能力，降低CRISPR对人类基因组进行精准编辑的能力。详细地分析这个问题的严重程度，可能对基因组编辑技术如何在临床试验中进行测试和它们是否能够被广泛地使用产生影响。这种分析的结果于2017年7月31日在线发表在Nature Medicine期刊上，论文标题为“Implications of human genetic variation in CRISPR-based therapeutic genome editing”。
美国哈佛大学-麻省理工学院布罗德研究所（以下称布罗德研究所）遗传学家Daniel MacArthur（未参与这项研究）在发送给《科学家》杂志的电子邮件中说道，“利用CRISPR/Cas9等精准编辑技术开发疗法是相当有前景的。它们也对病人基因组中存在的基因变化非常敏感。”
在2014年，科学家们首先开始观察基因变异如何能够破坏CRISPR-Cas9到达它的靶标（Nature Communications, doi:10.1038/ncomms6507）。但是，这种基因变异在多大程度上能够破坏酶Cas9识别它的靶位点的能力并未得到很好的研究。
在这项新的研究中，布罗德研究所的David Scott和Feng Zhang分析了来自外显子组集合联合（Exome Aggregation Consortium, ExAC）和千人基因组（1,000 Genomes, 1000GP）数据库的数据，结果发现DNA差异显著地影响Cas9等RNA引导的核酸内切酶的作用效果。ExAC和1000GP数据库收录了人类基因变异方面的数据。
作为这项研究的一部分，Scott和Zhang研究了针对与影响大脑、肾脏、胆固醇和血管生长等的疾病相关联的12个基因设计的单个向导RNA（gRNA）。依赖于基因上存在的人基因组特征，这些gRNA的脱靶位点数量位于0到10000多个之间。
Zhang在发送给《科学家》杂志的电子邮件中写道，“这些分析结果提示着对一名候选患者进行全基因组测序将有助于让gRNA因靶位点发生基因变异而遭受失败的可能性最小化。”
哈佛大学遗传学家George Church说，在基因变异能够导致的两个潜在问题---无法操作DNA和靶向错误的位点---当中，后者更难修复。前者涉及大约20个碱基对，后者涉及30亿个碱基对。
Zhang和Scott描述了一种设计避免靶向高度变异区域的gRNA的方法。然而，Church在发送给《科学家》杂志的电子邮件中写道，“即便我们如今‘深度覆盖’罕见的变异，大多数变异仍然是未知的。”几乎所有可能的突变都会发生，这使得它们中的每种突变都是罕见的，但是它们总体上是常见的。
Zhang和Scot说，GUIDE-seq和CIRCLE-seq等筛选策略能够在全基因组范围内揭示RNA引导的核酸酶的脱靶切割活性，应当被用来准确地找到针对特定疾病的最佳的gRNA-核酸酶组合。
Zhang注意到对初步开发基于CRISPR-Cas9的疗法和它们的相关临床试验而言，全基因组测序数据能够被用来排除基因组成潜在地降低治疗效果或者增加脱靶编辑可能性的患者。Zhang和Scot在这篇论文中注意到，在将患者的基因变异与最为高效的gRNA之间进行匹配的过程中，全基因组测序将会发挥着至关重要的作用。
MacArthur说，“我们有幸看到CRISPR开发与针对人基因变异模式的可获得数据的大规模增加同时发生。”他补充道，这种信息将有助药物公司开发基于CRISPR的疗法，从而在尽可能多的患者当中治疗疾病。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.David A Scott, Feng Zhang. Implications of human genetic variation in CRISPR-based therapeutic genome editing. Nature Medicine, Published online 31 July 2017, doi:10.1038/nm.4377
2.Human Genetic Variation May Complicate CRISPR
本文来源于：生物谷
