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预测CRISPR / CAS9目标和偏离目标效果
CRISPR / CAS9系统是编辑目标基因组的强大工具。CRISPR / CAS9应用的成功高度依赖于目标效率和偏离目标效果。徐实验室将高通量实验与计算方法相结合，以系统地定义了治理的规则和利用这些效果的分子机制。这些项目导致开发新的计算算法，以便通过定义更优化的目标来提供更具成本效益的研究和生物医学应用的成本效益的方法。乐动体育LDsports中国
在下图中，面板(A)描绘了一个序列标志，代表了高效CRISPR/Cas9基因编辑的目标DNA位点的首选核苷酸。面板的顶部部分(B)显示了使用SURVEYOR方法分析DNA片段的琼脂糖凝胶图像。这种方法快速检测DNA突变和单核苷酸多态性(SNPs)，它是基于在小插入/缺失(indels)和SNPs位点切割的错配特异性核酸酶。面板(B)的底部部分是凝胶数据的量化，显示为条形图，显示了基于(a)中的序列模型预测有效或低效sgrna的indel速率。更多细节请参见Xu H等人，改进CRISPR SGRNA设计的序列决定因素，基因组研究,2乐动体育LDsports中国015年。
表观遗传调节剂之间的合成致死性筛选
表观遗传调节因素形成复杂的监管网络以执行其功能。一些监管机构与他人合成致命。也就是说，两种单一调节剂中任一项中的缺乏的细胞是可行的，但在两个调节器中具有缺乏的细胞。因为许多表观遗传调节因子是有效的药物靶标，所以定义良好的致死相互作用可能导致新的治疗方法，用于靶向癌细胞的特异性脆弱性。
徐实验室正在开发基于CRISPR / CAS9的高通量扰动屏幕以及系统地鉴定表观遗传调节剂之间的综合致死相互作用的分析方法。例如，它们最近在PRMT1和PRMT5之间发现了一种合成的致死性，两种精氨酸甲基转移酶通常在许多癌症类型中显着表达，但是不知道彼此影响。
下图说明了PRMT1-PRMT5合成致死率是如何被发现的。图(A)显示了使用PRMT5抑制剂EPZ015666敲除PRMT5功能的CRISPR/Cas9筛选工作流程。图(B)显示了计算分析的结果，显示PRMT1的缺失使细胞对PRMT5的抑制变得敏感。还鉴定了其他几个基因，其中一些此前已被鉴定为对PRMT5通路重要的基因(如WDR77)，但也鉴定了新的相互作用(如INO80B)。图(C)显示了基于Bliss评分的PRMT1 (MS023)和PRMT5抑制剂EPZ015666治疗MIA PaCa-2胰腺癌细胞的协同效应。详情请见高刚、张丽等，PRMT1损失使细胞敏感到PRMT5抑制作用，核酸研究，2019年。乐动体育LDsports中国
修复CRISPR / CAS9用于蛋白质域分析的屏幕
CRISPR / CAS9经常引入可以创建框架或框架内突变的小插入删除（Indels）。因此，在CRISPR / CAS9活力筛选中，靶向必需蛋白质结构域的DNA序列的SGRNA通常导致CRISPR介导的屏幕中的更显着的辍学表型，与靶向同一基因中的非必需蛋白质结构域的SGRNA相比。
基于这一观察，我们开发了ProTiler，一种将CRISPR/Cas9 tile - sgrna筛选与计算算法相结合的方法，以识别假定的必要蛋白结构域。徐实验室已经将这项技术应用于表观遗传调控因子和转录因子中功能重要的蛋白结构域的预测。通过这种方法识别的许多结构域以前被识别为药物靶点，但许多其他识别的结构域以前不知道是重要的新结构域。这种新方法将在帮助定义非特征蛋白和药物靶标发现方面有广泛的应用。
下面的图片说明了使用CRISPR/Cas9 tiling-sgRNA筛选确定基本蛋白结构域的原理和一个例子。图(A)说明了在蛋白质结构域分析中使用CRISPR/Cas9的基本原理:功能/必需结构域的突变更有可能导致功能丧失效应。图(B)显示了使用ProTiler鉴定的atp依赖的染色质重塑器SMARCB1的必要结构域。这些区域被标记为CKHS，或CRISPR敲除超敏感区域。在SMARCB1的n端检测到一个在癌症中经常突变的新结构域，与之前定义的ATPase结构域一样。具体见何伟、张磊等，CRILP-CAS9 TINGS-SGRNA敲除屏幕的必需蛋白域的Nego鉴定，自然通信，2019。