生物通報道：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。延伸閱讀：專家指南：CRISPR實驗中如何選擇sgRNA[心得點評]。

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。

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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。

（生物通：王英）

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。

生物通推薦原文摘要：
CRISPR-ERA: a comprehensive design tool for CRISPR-mediated gene editing, repression and activation.
Abstract: The CRISPR/Cas9 system was recently developed as a powerful and flexible technology for targeted genome engineering, including genome editing (altering the genetic sequence) and gene regulation (without altering the genetic sequence). These applications require the design of single guide RNAs (sgRNAs) that are efficient and specific. However, this remains challenging, as it requires the consideration of many criteria. Several sgRNA design tools have been developed for gene editing, but currently there is no tool for the design of sgRNAs for gene regulation. With accumulating experimental data on the use of CRISPR/Cas9 for gene editing and regulation, we implement a comprehensive computational tool based on a set of sgRNA design rules summarized from these published reports. We report a genome-wide sgRNA design tool and provide an online website for predicting sgRNAs that are efficient and specific. We name the tool CRISPR-ERA, for CRISPR-mediated editing, repression, and activation (ERA).