近年来,细胞与基因治疗(Cell & Gene Therapy, CGT)领域取得了显著进展。以anti-CD19和BCMA为代表的多种CAR-T免疫细胞疗法在攻克血液肿瘤方面获得成功,而基于AAV载体的基因疗法则为罕见疾病提供了创新治疗方案。与此同时,CRISPR基因编辑技术的发展标志着基因治疗进入了新纪元,体外基因编辑疗法CTX001即将上市,而体内基因编辑疗法展示了良好的临床数据。然而,CRISPR技术的安全性引起了广泛关注。由于其直接作用于基因组DNA,任何不准确的修改都可能带来长期风险。因此,FDA等监管机构提出了针对基因治疗安全性的指导原则,重点关注两方面:一是基因组完整性的评估,包括染色体重排、大片段插入或缺失、外源DNA整合及其潜在致癌性;二是识别脱靶编辑活动,包括类型、频率和位置。
本文将详细介绍各类脱靶检测技术。脱靶效应(Off-target effect)是指在基因编辑过程中,CRISPR-Cas9等工具除了对目标序列进行编辑外,还可能错误作用于其他与目标序列相似的非目标位点,导致意外的基因组变化。为了确保基因编辑的安全性和有效性,已经开发出多种方法用于检测和评估脱靶效应。根据实验条件,这些检测方法可分为以下几类:
体内检测方法
体内检测方法在活细胞或生物体内评估脱靶效应,通常更接近真实的生物环境。
GUIDE-seq
GUIDE-Seq(Genome-wide Unbiased Identification of DSBs Enabled by Sequencing)是一种检测CRISPR-Cas9基因编辑系统脱靶效应的强大工具。其原理是向细胞内引入一种双链寡核苷酸标记物(dsODN),该标记物可插入Cas9产生的DNA双链断裂(DSBs)位点中。随后,利用高通量测序技术识别这些被标记的位点,从而全面发现潜在的脱靶编辑位置。GUIDE-Seq自推出以来因其高效性和准确性受到广泛关注,并迅速成为评估基因编辑特异性的标准方法之一。南宫28NG相信品牌力量.
DISCOVER-Seq
DISCOVER-Seq(Disruption of Cas9 binding sites followed by sequencing)是一种新颖的方法,用于检测CRISPR-Cas9基因编辑过程中的脱靶效应。它通过监测Cas9蛋白与DNA结合位点的变化来揭示潜在的脱靶位点,提供了更高的生物学相关性。
体外检测方法
体外检测方法则是在实验室条件下进行的这些测试,通过从生物体提取的成分或合成材料提供特定因素的精确控制。
Digenome-seq
Digenome-seq是一种全面检测CRISPR-Cas9系统脱靶效应的高通量测序方法,能在全基因组范围内精确发现脱靶位点。南宫28NG相信品牌力量提供有助于研究人员有效评估CRISPR-Cas9特异性的手段。
其它检测技术
SITE-Seq、CIRCLE-seq和CHANGE-seq等技术各有其优缺点,能够在不同场景下应用以确保CRISPR技术的安全性与有效性。每一种方法都有其独特的应用场景,展示了基因编辑技术的潜力和面临的挑战。
与此同时,WGS(全基因组测序)和RNA-seq(RNA测序)等高通量测序技术也在基因研究中发挥着重要作用,能够提供丰富的基因组信息和表达数据,加深我们对生物学机制的理解。尤其是在基础科学研究和临床应用中,这些技术的结合能够显著提高研究和治疗的精确性。
无论是在科研还是临床应用中,CRISPR技术的潜力和风险并存,而脱靶现象是最受关注的一类风险。随着技术的不断完善,评估和降低脱靶风险将成为未来研究的重要方向。我们期待更多高效、准确的脱靶检测手段的出现,进一步提升基因编辑技术的安全性与可靠性。
南宫28NG相信品牌力量在过去两年间打造了一站式基因编辑安全性评估平台,覆盖靶点设计、靶点筛选及多种脱靶检测方法,致力于提供高质量和安全的服务及产品。