基因组编辑与功能基因组学

脱靶效应(off-target effects)

脱靶效应是指基因组编辑器在你想要之处以外的某个地方切割或改动了DNA。这是编辑可靠性的核心隐忧:工具是精确的,却并非完美精确,而一次落错基因的杂散编辑,可能无害,也可能使一个抑癌基因失活、惹出麻烦。理解脱靶为何发生,是诚实使用这些工具的关键。

对CRISPR而言,根本原因恰是它易用的那一点:靠碱基配对来靶向。向导RNA通过匹配约20个字母找到它的位点,但碱基配对能容忍几处错配,于是基因组中别处一段相似的序列——比如只差一两个字母——也可能被识别并切割,尤其当差异落在匹配中不那么关键的部分时。在三十亿字母里挑选,近似匹配很常见。较老的工具如锌指核酸酶和TALEN也各有自己的脱靶切割。研究者通过以下办法降低风险:针对尽可能独一无二的序列设计向导,使用更挑剔的高保真改造型Cas9变体,只让编辑器短暂存在,事后再测序搜寻非预期的编辑。

这极其重要,对任何医学用途尤其如此:脱靶编辑无法撤销,在受治患者体内原则上可能引发癌症或其他危害。这也是对「编辑完全干净」之说应持怀疑的理由——在整个基因组范围内证明不存在脱靶,确实很难,而你处理的细胞越多,某处出现罕见脱靶的机会就越多。脱靶效应并不意味着工具坏了;它是一项固有的限制,谨慎的设计能管理它,却永远无法将其彻底消除。

一段本为基因A设计、序列为 ……GACCTGAAGTCCATGGCTAA 的向导,可能也与基因B中只差一个字母的 ……GACCTGAAGTCCATGGCTTA 部分匹配——于是Cas9也可能切到基因B。

别处一个近似匹配可能被误编辑。

声称一次编辑完全没有脱靶,难以证明、却易被夸大。脱靶风险是序列匹配类工具固有的;良好的做法是管理并测量它,而非假装它为零。

又称
off-target editingoff-target activity脱靶效应脫靶效應