CRISPR技术在基因组编辑领域有着广泛应用，在其应用的设计阶段主要是对编辑序列（sgRNA、引物和同源臂等）的设计。现有的基因组编辑设计工具由于对sgRNA、引物、DNA片段组装等单功能编辑序列设计工具的集成度低，造成在处理多步骤的复杂基因组编辑设计时自动化程度低，导致效率低下、错误率高和设计通量受限。CRISPR技术具有多样化的技术变种和实验场景，但当前的设计工具缺乏对多实验场景的支持功能。此外，基因组包含不同类型和比例的重复序列，它们可能造成编辑序列的脱靶，进而导致基因组编辑的错误定位，但现有的设计工具在编辑序列的脱靶评估与优化方面存在缺陷。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所生物设计中心平台实验室开发了面向CRISPR技术的基因组编辑自动化设计在线工具AutoESDcas（https://autoesdcas.biodesign.ac.cn）。该工具面向CRISPR介导的同源重组技术和Golden Gate组装技术，通过搭建自动化编辑序列设计流程，实现了基因组编辑的自动化和高通量设计；通过整合多种基因组编辑任务的设计流程，实现了对多种基因组编辑实验场景的支持；通过添加同源臂脱靶风险评估和基于脱靶分析的引物优化功能，提高了设计结果的可靠性。该工具能够自动化完成针对不同实验场景的基因组编辑实验流程所需的全套编辑序列设计。针对多个物种的数百个设计任务可在一小时内完成，尤其适用于面向高通量基因编辑平台的大规模基因组编辑设计。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动及合成生物学海河实验室创新基金等项目资助，相关成果发表在ACS Synthetic Biology期刊。中国科学院天津工业生物技术研究所与天津科技大学联合培养硕士生杨春贺、中国科学院天津工业生物技术研究所杨毅博士后为论文共同第一作者，廖小平副研究员和马红武研究员为论文共同通讯作者。

论文链接

面向CRISPR技术的基因组编辑自动化设计在线工具AutoESDcas