酵母基因组中容易改变的区域揭示了结构变异的高发地带

CRISPR技术虽能精准编辑基因组，但非预期突变（如结构变异SV）的风险制约其应用。本研究以酿酒酵母为模型，通过MAGESTIC系统对16条染色体的1875个克隆进行CRISPR-Cas9编辑及全基因组测序，探究基因组编辑的全景特征。结果发现，SV等非预期编辑并非随机发生，而是富集于特定“热点区域”——约占基因组4.8%，包含562个SV热点，这些区域的序列重复性（如局部串联重复或远端同源序列）是主要诱因。基于此，研究团队开发出预测模型SCORE（CRISPR结果与风险评估系统），可精准定位SV热点并评估编辑风险。进一步实验显示，MAGESTIC 3.0系统通过增强供体模板修复效率，能有效减少中度风险区域的SV形成，但对高风险区域效果有限。将SCORE应用于合成酵母基因组Sc2.0时发现，其因移除内源重复序列显著降低了易位风险，但插入的loxP位点却增加了缺失风险，表明基因组设计需平衡稳定性与编辑效率。该研究首次绘制了CRISPR编辑后SV热点的全基因组图谱，并提供SCORE模型等实用工具，为提高CRISPR编辑的精准性和安全性奠定了基础。