自十多年前取得突破性进展以来，CRISPR已经彻底改变了广泛领域的DNA编辑。现在，科学家们正在将这项技术的巨大潜力应用于人类健康和疾病，针对癌症、血液病和糖尿病等一系列疾病的新疗法。
在一些设计的治疗方法中，患者被注射CRISPR处理的细胞或包装的CRISPR组件，目的是通过精确的基因编辑来修复患病细胞。然而，尽管CRISPR作为下一代治疗工具已经显示出巨大的前景，但该技术的编辑仍然不完美。基于CRISPR的基因疗法可能会对基因组的某些部分造成意外但有害的“旁观者”编辑，有时会导致新的癌症或其他疾病。
加州大学圣地亚哥分校的研究人员创建了一个新系统，可以揭示由CRISPR编辑产生的特定类别的潜在风险突变。这张高倍率图像揭示了果蝇胚胎中同胸基因的基于CRISPR的DNA转录。图片来源：加州大学圣地亚哥分校比尔实验室
需要下一代解决方案来帮助科学家解开靶上和脱靶CRISPR编辑背后的复杂生物动力学。但是，这种新工具的前景令人生畏，因为复杂的身体组织具有数千种不同的细胞类型，而CRISPR编辑可能依赖于许多不同的生物学途径。
加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一种新的遗传系统，以测试和分析基于CRISPR的DNA修复结果的潜在机制。正如《 自然通讯》所描述的那样，博士后学者Zhiqian Li，Ethan Bier教授及其同事开发了一种序列分析仪，以帮助跟踪靶上和脱靶突变编辑以及它们从一代遗传到下一代的方式。基于加州大学圣地亚哥分校前研究员大卫·科斯曼（David Kosman）提出的概念，集成分类器管道（ICP）工具可以揭示CRISPR编辑产生的特定类别的突变。
ICP是在苍蝇和蚊子中开发的，它提供了遗传物质如何遗传的“指纹”，使科学家能够跟踪突变编辑的来源以及潜在问题编辑中出现的相关风险。
新的集成分类器管道系统使用基因指纹来识别无意的旁观者CRISPR编辑。果蝇（果蝇）胚胎中早期胚层阶段细胞核的共聚焦显微镜图像使用彩色荧光标记物来突出显示从两个独立的亲本染色体（两个不同的信号簇）转录的同胸基因。图片来源：加州大学圣地亚哥分校比尔实验室
“ICP系统可以清楚地确定给定的个体昆虫是否从其母亲或父亲那里继承了CRISPR机制的特定遗传成分，因为母系与父系的传播导致完全不同的指纹，”加州大学圣地亚哥分校生物科学学院教授Bier说。
ICP可以帮助解开在确定CRISPR背后的机制时出现的复杂生物学问题。虽然在昆虫中开发，但ICP在人类应用方面具有巨大的潜力。
该研究的第一作者Li说：“ICP有许多并行应用，用于分析和跟踪基因治疗后或肿瘤进展期间人类CRISPR编辑结果，这种变革性的灵活分析平台具有许多可能的影响用途，以确保尖端下一代健康技术的安全应用。
ICP还帮助追踪基因驱动系统中的代际遗传，基因驱动系统是一种新技术，旨在将CRISPR编辑传播到阻止疟疾传播和保护农作物免受害虫破坏等应用中。例如，研究人员可以从进行基因驱动测试的田地中选择一只蚊子，并使用ICP分析来确定该个体是否从其母亲或父亲那里继承了遗传结构，以及它是否遗传了缺乏该遗传元素定义可见标记的缺陷元素。
“CRISPR编辑系统的准确率可以超过90%，”Bier说，“但由于它一遍又一遍地编辑，它最终会犯错误。最重要的是，ICP系统可以为您提供非常高分辨率的图片，了解可能出现的问题。
除了 Li 和 Bier，合著者还包括 Lang You 和 Anita Hermann。比尔实验室的前成员科斯曼也为这个项目做出了重要的智力贡献。
该研究的资金主要由比尔和梅琳达·盖茨基金会提供。
竞争利益披露：Bier在他共同创立的两家公司中拥有股权：Agragene Inc.和Synbal Inc.，这两家公司可能会从研究结果中受益。他还在 Synbal 的董事会和两家公司的科学顾问委员会任职。
新闻旨在传播有益信息，英文版原文来自https://today.ucsd.edu/story/new-genetic-analysis-tool-tracks-risks-tied-to-crispr-edits