清華汪小我等人開發CRISPRsgRNA設計工具

　　 CRISPR/Cas9系統，是最近開發的一種強大而靈活的靶向基因組工程技術，包括基因組編輯和基因調控。這些應用需要設計高效、特異的單向導RNA（sgRNA）。然而，這仍然是具有挑戰性的，因為它需要考慮許多標準。已有研究開發出了一些sgRNA設計工具用于基因編輯，但是目前還沒有設計出用于基因調控的sgRNA設計工具。

　　七月二十三日，清華大學自動化系的汪小我和美國斯坦福大學的Lei S Qi博士帶領的研究小組，在國際權威雜志《Bioinformatics》發表了題為“CRISPR-ERA: a comprehensive design tool for CRISPR-mediated gene editing, repression and activation”的研究論文。隨著越來越多使用CRISPR/Cas9進行基因編輯和調控的實驗數據，該研究小組根據這些已發表的研究總結的一套sgRNA設計規則，開發出了一種綜合性的計算工具。他們報道了一種全基因組sgRNA設計工具，并提供了一個在線網站，用于預測高效而特異的sgRNA。他們將這一工具命名為CRISPR-ERA，可用于CRISPR介導的基因編輯、抑制和激活。

　　本文通訊作者分別是清華大學信息科學與技術國家實驗室（籌）的汪小我和斯坦福大學的Lei S Qi博士。中國科學院院士、清華大學自動化系的李衍達院士也是本文共同作者。

　　細菌的適應性免疫系統CRISPR，是近年來發展起來的一種功能強大且多功能的基因組工程技術，包括基因編輯（修改基因組序列）和基因調控（抑制或激活基因的表達）。該系統是高度可編程的，利用一個單一的蛋白質，核酸酶Cas9用于基因編輯，或核酸酶缺陷型dCas9用于基因調控。

　　要進行精確的和可編程的DNA打靶，就必需一個單向導RNA（sgRNA）。有效和特異的基因組工程需要精心設計sgRNA，這仍然是一個巨大的挑戰。計算工具已被用來幫助設計CRISPR編輯的sgRNA，但不能用于其他用途，如轉錄調控。這些計算工具將使得研究人員能夠進行自動的sgRNA設計和脫靶位點的驗證。

　　基于此，該研究小組所開發的這種工具，一個主要目標是解決sgRNA設計所存在的矛盾，從而能夠進行有效和高特異性的基因抑制或激活，也可產生全基因組的sgRNA文庫，用于不同生物體的遺傳篩選。

　　在這項研究中，研究人員描述了CRISPR-ERA網站服務器，是一種自動的、綜合的sgRNA設計工具，用于CRISPR介導的基因編輯、抑制和激活（editing, repression and activation, ERA）。CRISPR-ERA利用一種快速算法，搜索全基因組sgRNA結合位點，并利用目前發表的CRISPR編輯、抑制和激活數據中所總結的一套規則，評估了它們的有效性和特異性。設計特點是有注釋的，可以在一個基因組瀏覽器中可視化靶位點。研究人員還提供了產生全基因組sgRNA文庫的本地版本。

　　注：汪小我，男，1999.9  -2003.7 清華大學自動化系自動化專業，獲工學學士學位；2003.9  -2008.7 清華大學自動化系控制科學與工程-生物信息學專業, 獲博士學位；2007.9  -2008.3 美國冷泉港實驗室，國家公派聯合培養博士生；2008.7  -2011.11 清華大學自動化系，講師；2011.12 至今，清華大學自動化系 副教授。學術兼職國家自然科學基金評審人，擔任Bioinformatics、BMC Bioinformatics、PLoS One、Chromatin、Epigenetics、The Annals of Applied Statistics、APBC2009、APBC2010、《科學通報》、《遺傳學報》等國內外期刊和會議的審稿人。研究領域：生物信息學、微小RNA（microRNA）的計算系統生物學研究、基因表達調控網絡分析、表觀遺傳學研究、高通量測序數據的分析與算法開發、合成生物學等。

　　Lei Stanley Qi，2005年畢業于清華大學，獲數學和物理學專業學士學位，2007年在美國加州大學伯克利分校獲物理學碩士學位，2012年在加州大學伯克利分校獲生物工程學博士學位，2012年至2014年在加州大學圣地亞哥分校從事系統生物學研究，目前為斯坦福大學生物工程和化學、系統生物學助理教授，其實驗室主要應用基因組工程學和CRISPR技術，研究細胞分化、增殖、表觀遺傳調控和疾病相關的遺傳互作網絡。