CRISPR-Cas9是一种普遍的基因组编辑技术，用于研究特定基因和修改与疾病有关的基因。然而，它有一些缺点，如意外的突变和毒性，因此有必要开发一种将这些副作用最小化的技术，以提高其在工业和医学领域的适用性。

来自日本九州大学和名古屋大学医学院的研究人员开发出了一种优化的基因组编辑方法，它可以大大减少CRISPR-Cas9中不需要的突变和毒性。这种被称为 "保障性gRNA"（[C]gRNA）的新技术展示了安全和高效基因治疗的潜力，可应用于治疗像纤维发育不良性骨质增www.196nk.cn生这样的遗传疾病。他们的研究已经发表在《自然-生物医学工程》上。

以CRISPR-Cas9为中心的基因组编辑技术已经彻底改变了食品和医药行业。在该技术中，Cas9核酸酶是一种切割DNA的酶，它与合成的引导RNA（gRNA）一起被引入细胞中，引导酶到达所需的位置。通过切割基因组，不需要的基因可以被删除，而新的（功能性）基因可以被轻松而快速地加入进来。

基因组编辑的一个缺点是，人们越来越担心突变和脱靶效应。这通常是由于酶瞄准的基因组位点具有与目标位点相似的序列而造成的。同样，当基因被改变时，染色体水平的突变也会发生，这已经阻碍了基因治疗癌症的临床试验，甚至导致接受肌肉萎缩症治疗的病人死亡。该小组假设，目前使用Cas9的编辑协议会造成过度的DNA裂解，从而导致一些突变。

为了验证这一假设，由九州大学的Masaki Kawamata助196世界之最理教授和名古屋大学医学研究生院的Hiroshi Suzuki教授组成的小组在小鼠细胞中构建了一个名为"AIMS"的系统，该系统对每条染色体分别评估了Cas9的活性。他们的结果显示，常用的方法与非常高的编辑活性有关。他们确定这种高活性导致了一些不必要的副作用，因此他们寻找能够抑制这种活性的gRNA修改方法。他们发现，在gRNA的5′端增加一个额外的胞嘧啶延伸是对过度活性的有效"保障"，并允许控制DNA的裂解。他们称这种微调系统为'保障性gRNA'（[C]gRNA）"。

结果是惊人的，使用他们的新技术后，脱靶效应和细胞毒性减少了，单allele选择性编辑的效率提高了，同源定向修复的效率也提高了，这是DNA双链断裂修复最常用的机制。

为了测试其在医疗环境中的有效性，他们研究了一种名为纤维发育不良的罕见疾病。利用小鼠模型，他们能够创造出与人类版本的疾病相同的基因类型。然后，利用患者衍生的iPS细胞，他们能够精确地修复导致该疾病的疾病相关等位基因中具体到单个核苷酸的损伤，证明了他们的技术作为一种安全和高效的基因治疗方法的有用性。

该团队还构建了第一个关于各种基因组编辑模式和Cas9活性之间相关性的数学模型，这将使用户能够模拟整个细http://www.196nk.cn胞群中基因组编辑的结果。这一突破将使研究人员能够确定http://www.196nk.cn使效率最大化的Cas9活性，减少所需的巨大成本和劳动。

"我们建立了一个新的基因组编辑平台，通过开发具有适当Cas9活性的活性调节[C]gRNAs，可以最大限度地提高所需的编辑效率。此外，我们发现'保障gRNA'可以FIrkHADled通过调节gRNA的活性应用于各种需要gRNA的CRISPR工具，如使用Cas12a的工具，它具有不同的DNA裂解机制，"Suzuki教授说。"对于使用Cas9激活或抑制感兴趣的基因的技术，如CRISPR激活和CRISPR干扰，过度诱导或抑制基因的表达可能没有用，甚至对细胞有害。通过[C]gRNA控制表达水平是一项重要技术，可用于各种应用，包括实施精确的基因治疗"。