2024年5月13日，来自德国分子生物学研究所Vassilis Roukos小组在《自然—生物技术》发表了标题为“Linking CRISPR–Cas9 double-strand break profiles to gene editing precision with BreakTag.”的最新研究，利用BreakTag将CRISPR-Cas9双链断裂图谱与基因编辑精度关联起来。
据了解，Cas9介导的DNA编辑最初被认为会导致随机插入和缺失（indel）；然而，越来越多的证据表明，Cas9诱导的DNA断裂的修复不是随机的，而是强烈依赖于靶位点的序列背景。Cas9能以钝化和交错两种方式裂解DNA，从而产生不同的编辑效果，但在很大程度上Cas9切口类型的决定因素是未知的。
在本研究中，研究人员开发了一种基于下一代测序（NGS）的方法，称为BreakTag，用于分析Cas9诱导的DNA双链断裂（DSB）并确定Cas9切口的决定因素。总体而言，在约3500个单导 RNA 靶向的15万多个内源性靶点和靶外位点，研究检测了SpCas9介导的裂解情况。研究发现， SpCas9 介导的DSB约35%是交错的，切口类型受DNA:gRNA互补性和工程Cas9变体的影响。
在BreakTag数据上训练的XGBoost方法的示意图
机器学习模型显示，Cas9的切口取决于原间隔序列，人类基因变异会影响Cas9切口的类型和DSB修复结果。Cas9和工程变体切口与修复结果的匹配数据集表明，Cas9介导的交错断裂与精确、模板化和可预测的单核苷酸插入有关，这表明基于裂解的gRNA设计可用于纠正临床相关致病性单核苷酸缺失。
文章来源：
Longo, Gabriel M. C., Sayols, Sergi, Kotini et al, Linking CRISPR–Cas9 double-strand break profiles to gene editing precision with BreakTag.DOI: 10.1038/s41587-024-02238-8.Nature Biotechnology：最新IF：68.164
