如何设计高效的植物sgRNA进行基因编辑

基于CRISPR/Cas9-sgRNA的DNA编辑系统已经发展成基因编辑的一个有效工具。CRISPR/Cas9-sgRNA系统包含两个主要组分—Cas9蛋白和sgRNA。sgRNA决定了基因编辑的位点和基因编辑的效率。研究已经表明，不同的sgRNA有不同的编辑效率。在动物和人类中通过高通量比较分析sgRNA的效率，研究人员已经获得了高效sgRNA的参数。与动物的细胞系转染不同，植物sgRNA介导的编辑效率需要在转基因后代中验证，因此，目前已报道的有效编辑的植物sgRNA仅有几百个。由于无效的植物sgRNA直接浪费科研人员的时间和金钱，因此选择高效率的sgRNA是避免该结果发生的一个有效途径。

版纳植物园植物分子生物学研究组的梁岗博士等通过分析已有的有效和无效的sgRNA的二级结构，获得了直接控制sgRNA效率的关键参数。同时，针对目前构建多靶点CRISPR/Cas9-sgRNA载体的成功率较低的现状，开发了一个高效的构建多靶点CRISPR/Cas9-sgRNA载体的策略。通过该策略，将符合高效sgRNA参数的20多个sgRNA组装进不同的CRISPR/Cas9-sgRNA载体。在水稻中，对这些sgRNA的编辑效率进行了验证。结果表明，符合规定参数的sgRNA可以有效地对靶基因进行编辑。该研究成果为科研人员选择高效的植物sgRNA提供了参考。相关研究结果，以Selection of highly efficient sgRNAs for CRISPR/Cas9-based plant genome editing为题，发表在Scientific Reports上。