Nat Biotechnol：基因“精准排雷”——新方法以5%的成本揪出基因编辑的“脱靶暗箭”

据估计，全球已知的单基因遗传病超过7000种，影响着数亿人的健康。自2012年CRISPR基因编辑技术问世以来，其就被寄予了“改写生命密码”的厚望；然而，无论是传统CRISPR-Cas9的“基因剪刀”，还是更精巧的“碱基编辑器”，都存在一个令人担忧的副作用：“脱靶效应”。

就像外科手术可能误伤周围组织一样，基因编辑也可能在非目标位置造成意外的DNA改变，这些改变可能带来未知的安全风险，是阻碍基因疗法走向临床应用的最大技术障碍之一。据统计，全球已有超过200项基因治疗临床试验在进行中，确保其精准性比以往任何时候都更加紧迫。

面对这一挑战，圣犹大儿童研究医院的研究者近日在Nature Biotechnology上公布了一项突破性技术： CHANGE-seq-BE，该技术能以前所未有的高灵敏度和无偏性，全面探测碱基编辑器的“脱靶暗箭”，同时成本仅为传统方法的零头。

基因编辑，特别是最新的碱基编辑技术，能像“分子铅笔”一样直接改写DNA上的单个字母（碱基），理论上比直接切断DNA的Cas9更安全、精准。但“脱靶”问题始终如影随形。准确找出所有脱靶位点，如同在茫茫基因组中寻找几个拼写错误，极其困难。

现有检测方法存在两难选择：一种是“大海捞针”式的全基因组测序，虽然全面无遗漏，但成本极高、耗时漫长，临床难以承受；另一种是“有罪推定”式的预测筛选，通过计算机算法预测可能的脱靶位点再进行验证，虽然省钱，但可能漏掉算法未曾料到的“意外”脱靶，存在检测盲区。

研究人员比喻道，这就像为了检查一处划痕，要么把整辆车拆了重装（全基因组测序），要么只检查你怀疑的几个地方（预测筛选），我们需要的是一种能快速扫描全车又不拆车的“智能探伤仪”。

CHANGE-seq-BE：让基因组“打报告”的巧思

研究人员的巧思在于发明了一种让被编辑过的DNA自己“举手报告”的方法—CHANGE-seq-BE。其核心步骤充满智慧：1）环化：将待测的全基因组DNA打成许多微小的环状片段；2）编辑与“标记”：将这些DNA环暴露在待测的碱基编辑器作用下。随后，用一种特殊酶进行处理，这种酶能识别DNA是否发生了碱基编辑，并专门切开那些被编辑过的DNA环，将其变成线性片段；3）选择性测序：最后，只对这些被“标记”并切开的线性DNA片段进行测序。

这样一来，研究人员无需对整个浩瀚的基因组进行测序，只需关注那一小部分确实发生了编辑的区域，测序量因此锐减了约95%，同时实现了无偏、全基因组的覆盖。这种方法对腺嘌呤和胞嘧啶两类主要的碱基编辑器都进行了优化。

CHANGE-seq-BE技术的研发：一种用于检测碱基编辑器全基因组活性的高灵敏度、无偏倚生化方法

敏感性超群，结果惊人

与现有方法“硬碰硬”的对比测试，彰显了CHANGE-seq-BE的强大实力。研究者表示，当他们直接与其他方法比较时，CHANGE-seq-BE几乎找出了其他方法提出的所有位点，还额外发现了许多只有它能检测到的位点，这种无偏方法在灵敏度更高的同时，仅使用了约5%的测序数据量。更惊人的发现来自对ABE8e腺嘌呤碱基编辑器的测试：高达98.8%经验证的脱靶位点是该碱基编辑器特有的，与Cas9核酸酶相比，其脱靶活性显著更高，这强调了必须使用针对碱基编辑器专门设计的检测方法来评估其安全性。

CHANGE-seq-BE的价值迅速在真实临床需求中得到体现。文章中，研究人员报道了一个紧急案例：为了治疗一名患有CD40L缺陷型X连锁高IgM综合征（一种罕见的严重免疫缺陷病）的患者，研究人员向FDA提交了紧急新药申请。时间紧迫，但安全性不容有失。利用CHANGE-seq-BE，研究者就能快速评估定制化碱基编辑疗法的安全性，确认其具有95.4%的靶向特异性，且未检测到显著的脱靶活性。这份关键的安全数据，有力推动了该患者获得紧急治疗许可。

得益于其高灵敏度、易用性和资源高效性，CHANGE-seq-BE正被迅速采纳，完整的实验方案和配套软件已随论文公开，降低了使用门槛。除了已报道的临床应用，研究人员所开展的多项临床试验已将其纳入规划，作为安全和疗效评估工具，其还被用于表征首例患者特异性体内基因组编辑治疗。

研究者表示，他们让疗法开发者能够快速理解和找到那些具有最高潜在活性和特异性的碱基编辑器，他们希望像CHANGE-seq-BE这样的方法能为开发更多基因编辑疗法并让其惠及所需患者打开大门。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Lazzarotto, C.R., Katta, V., Li, Y. et al. Sensitive and unbiased genome-wide profiling of base-editor-induced off-target activity using CHANGE-seq-BE. Nat Biotechnol (2026). doi:10.1038/s41587-025-02948-7