全新检测基因编辑工具脱靶技术问世

　　经济日报·中国经济网记者 沈 慧

杨辉研究员在显微镜下开展研究工作。沈 慧摄

科研人员在进行胚胎培养操作。沈 慧摄

　　提起基因编辑，除了科技伦理外，让科学家们心存疑虑的还有潜在技术风险——基因编辑脱靶。这会导致在基因靶点以外的地方产生错误切割，危害健康。

　　不过，近日有好消息传来：中国科学院神经所杨辉实验室团队与合作者开发了一套新型脱靶检测技术，能够准确、灵敏地检测到基因编辑方法是否会产生脱靶效应，有望开发出精度更高、安全性更大的新一代基因编辑工具，建立行业新标准

　　何谓脱靶？通俗点说，科学家们本来要对目标基因A进行“手术”，结果阴错阳差地敲掉了基因B，从而酿成不可预知的安全风险。然而悬在头顶的这把“达摩克利斯之剑”，看不见、摸不着，一直让生物学家们战战兢兢，却又无可奈何。

　　对此，杨辉实验室团队与合作者开发出的全新检测基因编辑工具脱靶技术，在精度、广度和准确性上远超之前的同类技术，有望开发出精度更高、安全性更大的新一代基因编辑工具，相关研究成果已在线发表在顶级期刊《科学》上。

　　基因脱靶：

　　悬在头顶的“达摩克利斯之剑”

　　作为新一代基因编辑工具，“上帝的手术刀”CRISPR/Cas9自2012年被发明以来，一直以其高效性和特异性备受世人期待。在学术界看来，基于CRISPR/Cas9及其衍生工具的临床技术将为人类健康作出巨大贡献。

　　但一个尴尬的现实是，CRISPR/Cas9问世以来，其脱靶风险一直存在。“如果将CRISPR/Cas9及其衍生工具用于临床的话，脱靶效应可能会引起包括癌症在内的多种副作用。”中国科学院神经科学研究所研究员杨辉告诉经济日报记者。

　　在此之前，人们推出过多种检测脱靶的方案。不过，以前的方法或者依赖于计算机软件预测，可靠性无人得知；或者依赖于高通量测序检测DSB产生；还有体外检测的方法，会引入大量噪音，导致检测精确度大打折扣。例如：无法高灵敏性检测到脱靶突变，尤其是单核苷酸突变。因此，关于CRISPR/Cas9及其衍生工具的真实脱靶率，学术界一直存在争议。

　　能否找到一种能够突破之前限制的脱靶检测技术？这成为CRISPR/Cas9及其衍生工具能否最终走向临床的关键。

　　而科学技术归根结底要服务人类，对于基因编辑这样的技术，大家都很期待它能够投入到临床，为那些曾经无法得到有效治疗的患者带来曙光。然而，任何一种用到临床的疗法都必须要足够安全。“脱靶效应是基因编辑技术最大的风险来源，过去从来没有人能非常精确地测定脱靶效应，人们迫切希望可以找到一种既能够不依赖于脱靶位点预测，又能有足够信噪比的精密脱靶检测手段。反过来，只有拥有更精确、更灵敏的检测技术，我们才可能以此开发出更安全的基因编辑工具。”杨辉表示。

　　意外发现：

　　单碱基突变技术存在严重脱靶风险

　　理想很美好，现实很残酷。如何提升检测脱靶效应的精度？答案是：彻底颠覆原有的脱靶检测手段。

　　为实现这一目标，杨辉研究组与合作者建立了一种名叫“GOTI”的脱靶检测技术。研究者们在小鼠受精卵分裂到二细胞期的时候，编辑一个卵裂球，并使用红色荧光蛋白将其标记。当小鼠胚胎发育到14.5天时，将整个小鼠胚胎消化成为单细胞，再利用细胞分选技术，基于红色荧光蛋白分选出基因编辑细胞和没有基因编辑的细胞，并进行全基因组测序，比较两组差异。这样就避免了单细胞体外扩增带来的噪音问题。