最小化CRISPR脱靶效应

个性化医疗早就被预测为“医学的未来”。“事实上，现代医学的每一个重大发现，都不可避免地会有人称赞它是个性化医疗的到来和医疗保健的革命。”尽管如此，个性化医疗在不久的将来似乎仍然遥不可及。

基因疗法是我们实现个性化医疗的最新途径。基因疗法在90年代末起步不顺，当时几次失败的临床试验阻碍了该领域的进展。尽管如此，研究仍在继续，从2014年开始，该领域的投资、改进的分子工具和新疗法都有所反弹，该行业已经开始采用这一概念。

CRISPR与治疗

虽然一些基因疗法已经获得批准，但这项技术仍面临一些重大问题。虽然修饰病毒仍然是基因传递的流行选择，但它们已主要证明自己在替代非功能基因方面是有用的¹．事实证明，破坏具有有害功能的基因更为复杂，但这是CRISPR的一个理想应用案例。

CRISPR基因编辑工具作为一种高效的DNA编辑方法在2012年崭露头角在活的有机体内．它通过利用两个主要成分，Cas9内切酶和可定制的导向rna (gRNA(s))，将Cas9定位到精确切割DNA的位置。可以使用多种方法将CRISPR系统引入细胞，如通过病毒转导，或通过转染或电穿孔直接引入核糖核蛋白复合物(Cas9 & gRNA(s))。然而，通常这些实验是通过转染高质量的纯化重组质粒，编码gRNA(s)和Cas9的基因表达盒。了解更多关于CRISPR-ready质粒DNA最简单的纯化方法在这里．

有几家公司一直在探索将CRISPR作为基因治疗的未来，以及该行业目前存在的问题的解决方案。不幸的是，CRISPR离进行人体临床试验还有很长的路要走。其原因(正如最近CRISPR婴儿危机所突显的那样)是可能产生脱靶效应。

由于与靶标结合的核糖核蛋白的性质，cas9 -复合物的“分子剪刀”可能在基因组的非预期位置以较低的效率发挥作用。脱靶活性的影响范围从可忽略到启动细胞转化为早期癌症。

最小化CRISPR脱靶效应

最近，一篇论文由Listgarten等人。²详细介绍了一种结合机器学习和高效基因组搜索的方法，通过识别潜在的脱靶位点并预测其被切断的风险，将脱靶活动的风险降至最低。

这些工具，被称为高度和dsNickFury，允许研究人员使用理性设计来创建他们的gRNA，然后预测这样的gRNA会对他们感兴趣的系统产生脱靶效应。这种高度精确的建模程序根据潜在脱靶位点在基因组中的位置和与预期靶点的序列相似性给它们打分，使研究人员能够快速确定潜在脱靶位点是否应该成为担忧的来源。

这些程序的结果为每个gRNA分配和聚合得分，根据其在CRISPR实验中的使用潜力对其进行总体评级。通过将这些工具与来自同一个微软团队的用于预测目标效率的工具Azimuth相结合，用户可以全面了解其gRNA的预期行为。

为未来优化

虽然我们还没有优化CRISPR系统以供人类使用，但dsNickFury、Elevation和Azimuth等工具可以让用户在CRISPR实验中更接近更好的设计和预测机制。有了这样的技术来帮助科学家预测和评分CRISPR系统的脱靶效应，我们离结合基因治疗和CRISPR领域生产真正的个性化药物又近了一步。