基于 CRISPR 的基因组编辑有望在不同生物体中进行基因组工程和其他应用。定义和改进这些编辑工具的全基因组和全转录组特异性对于实现它们在基础研究和生物医学治疗中的全部潜力至关重要。
2021年9月16日，中国科学院神经科学研究所杨辉团队在Annual Review of Genetics（IF=16.83） 在线发表题为“Perfecting Targeting in CRISPR”的综述文章，该综述全面概述了当前量化和消除基于 CRISPR 的 DNA/RNA 靶向和编辑的脱靶效应的方法。首先，该综述简要介绍了检测和/或最小化 CRISPR-Cas9 系统脱靶效应的方法和优化方法。接下来，该综述重点介绍了可用于检测基于 Cas9 的 DNA 碱基编辑和基于 Cas13 的 RNA 靶向/编辑系统的基因组和转录组范围脱靶效应的无偏方法，以及提高这些编辑器特异性的各种策略。最后，该综述讨论了其他用于治疗应用和基础生物学研究的基于 CRISPR 的新兴编辑工具，包括prime、CRISPRi/a 和表观基因组编辑。
另外，近一年来中国科学院神经研究所杨辉团队连续取得突破，在Cell， Protein & Cell ，Nature Communications ，Nature Cell Biology，Nature Protocol，Nature Methods 等杂志上发表了8项重要研究成果。
CRISPR（成簇的规则间隔短回文重复序列）是一种天然细菌防御系统，可抵御噬菌体感染，最近已被用于多种生物体的基因组和转录组编辑，基于其双链 DNA 断裂 (DSB) 和RNA 切割。在工程化的 II 型（Cas9）和 VI 型（Cas13）可编程核酸酶的基础上，开发和扩展了 DNA 和 RNA 碱基编辑、Prime编辑和 CRISPR 干扰/激活（CRISPRi/a）编辑，能够纠正与遗传疾病相关的突变以及基本生物过程的观察。这些基于 DNA 的编辑器是通过将没有 DSB 活性的死 Cas9 (dCas9) 或仅具有切口酶活性的 Cas9 切口酶 (Cas9n) 与胞嘧啶脱氨酶（例如，用于 C 到 T 编辑的 APOBEC 和 AID）或转移 RNA (tRNA) 融合而生成的腺苷脱氨酶（例如，用于 A-to-I 编辑的 TadA）。RNA 编辑系统是通过将没有 RNA 切割活性的 dCas13b/dCas13d/dCas13X 融合到腺苷脱氨酶域（例如 ADAR2DD 用于 A-to-I 编辑）或工程化胞嘧啶脱氨酶域（例如 ADAR2dd 用于 C-to- U 编辑）。为了实现序列特异性基因组调控，dCas 蛋白还与多个基因调控效应器融合，例如逆转录酶、转录抑制子和激活子以及表观遗传调节子。对于治疗和基因组修饰应用，最突出的问题之一是提高这些野生型和修饰的核酸酶和碱基编辑器 (BE) 作为基因组编辑工具的特异性，以防止对非靶向序列进行不需要的突变或活性。来自 Cas9 非特异的局部 DNA 切割会导致基因组不稳定，来自 Cas13 非特异 RNA 切割会导致宿主dormancy，这两者都是未来基因治疗应用的高风险因素。因此，必须定量评估 DNA 和 RNA 脱靶效应，甚至是这些工具产生的单核苷酸变异 (SNV)。该综述全面概述了当前量化和消除基于 CRISPR 的 DNA/RNA 靶向和编辑的脱靶效应的方法。首先，该综述简要介绍了检测和/或最小化 CRISPR-Cas9 系统脱靶效应的方法和优化方法。接下来，该综述重点介绍了可用于检测基于 Cas9 的 DNA 碱基编辑和基于 Cas13 的 RNA 靶向/编辑系统的基因组和转录组范围脱靶效应的无偏方法，以及提高这些编辑器特异性的各种策略。最后，该综述讨论了其他用于治疗应用和基础生物学研究的基于 CRISPR 的新兴编辑工具，包括prime、CRISPRi/a 和表观基因组编辑。https://doi.org/10.1146/annurev-genet-071719-030438
