【原】Nat.Biotechnol|13种不同CRISPR-Cas9 DNA剪刀的比较

Crispr-cas9已成为最方便、最有效的生物技术工具之一，用于特定 DNA 序列的切割。 从产脓链球菌 Cas9(SpCas9)开始，大量的变种已经被设计并用于全世界的实验。 虽然所有这些系统都是针对和切割特定的 DNA 序列，他们也表现出相对较高的非目标活动，具有潜在的有害影响。

图1 Crispr-cas9系统的原理图。 引导 RNA 引导 Cas9到达目标 DNA 序列，然后是短原始间隔基序(PAM)。 世界各地的研究人员一直在采用这种技术将 DNA 切割到想要的位置。

在韩国基础科学研究所(IBS)纳米医学中心的研究小组 Hyongbum Henry Kim 教授的带领下，已经实现了对 CRISPR-Cas9活动最广泛的高通量分析。 该团队开发了基于深度学习的计算模型，可以预测不同 DNA 序列的 SpCas9变体的活性。 这项研究发表在《自然-生物技术志》上，为选择最合适的 SpCas9变体提供了有用的指导。

这项研究超过了所有以前的报告，其中只评估了多达三个 Cas9系统。 Ibs 的研究人员比较了13个 SpCas9变异体，并确定了哪些四核苷酸序列可以用作原间隔基序(PAM)——一个短的 DNA 序列，需要 Cas9进行切割，并立即定位在目标 DNA 序列之后进行切割。

此外，他们评估了6个不同的高保真 SpCas9变异体的特异性，发现 evoCas9具有最高的特异性，而原始的野生型 SpCas9具有最低的特异性。 虽然 evoCas9是非常特异的，但它在许多目标序列上表现出低活性: 这些结果意味着，依赖于 DNA 靶序列，其他高保真的 Cas9变异可能是首选。

图2  Spcas9变种的 PAM 兼容性。 (a)深色表示 DNA 分裂的频率较高。 (b)在这四种变异(SpCas9、 VRQR、 xCas9和 SpCas9-ng)中，SpCas9-ng 是所有以鸟嘌呤(g)为第二核苷酸的 PAM 序列的传统选择。 然而，这些结果表明，对于 PAM 序列 AGAG 和 GGCG，例如，Cas9变异 VRQR (蓝色)是可取的。 来源: 基础科学研究所

基于这些结果，IBS 的研究人员开发了 deepspcas9变异体( deepcrispr.info/DeepSpCas9variants/ ) ，一个预测 SpCas9变异体活动的计算工具。 通过访问这个公共网站，用户可以输入所需的 DNA 目标序列，找出最适合的 SpCas9变种，并充分利用 CRISPR 技术。

Kim 说: “我们开始这项研究是因为我们注意到在不同的 SpCas9变异体之间缺乏系统的比较。”。 “现在，通过使用 deepspcas9变体，研究人员可以选择最合适的 SpCas9变体用于自己的研究目的。”

More information: Nahye Kim et al. Prediction of the sequence-specific cleavage activity of Cas9 variants, Nature Biotechnology (2020). DOI: 10.1038/s41587-020-0537-9

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