2024年11月12日，北医三院基础医学研究中心毛凤彪研究员、生殖医学中心赵晓璐副研究员团队与北京大学基础医学院李开龙副研究员联合在Nucleic Acids Research（《核酸研究》IF:16.6）杂志上在线发表题为《CRISPRepi: CRISPR表观基因组编辑的多组学图谱》（CRISPRepi: a multi-omic atlas for CRISPR-based epigenome editing）的研究论文。

论文截图

研究团队整合了来自多种表观基因组编辑系统的组学数据，包括RNA-seq、ChIP-seq、Bisulfite-seq以及ATAC-seq等数据，构建了一个涵盖人类和小鼠等6个物种的多组学数据库——CRISPRepi。该数据库聚焦于表观基因组编辑多组学数据的收录和整合，旨在帮助研究人员搜索和选择最佳的编辑设计，为评估基于CRISPR的表观基因组编辑系统的编辑效率和脱靶效应提供了一个综合的资源平台。

表观遗传在基因表达调控中扮演着至关重要的角色，基于CRISPR的表观基因组编辑技术（epigenome editing）可将CRISPR系统的靶向能力与表观遗传信息的重塑相结合，为研究人员提供了探索基因表达调控机制的新途径，因此在基因功能研究领域备受关注。选择高效的编辑系统是表观编辑的关键，然而，随着各种编辑系统在不同物种和细胞类型中的应用日益广泛，相关数据分散，科研人员难以获取全面信息以评估不同编辑系统的准确性。除此之外，如何设计最佳的sgRNA用于功能研究也相当具有挑战性。

CRISPRepi收集整合了6个物种的多种组学数据，包括人类、小鼠、拟南芥、黑腹果蝇、褐家鼠和大肠杆菌，共计671个精心整理的RNA-seq、ChIP-seq、Bisulfite-seq、CUT&Tag和ATAC-seq数据集，涉及87种细胞类型，283个靶基因，74种表观基因组编辑系统，5种Cas蛋白和35种效应蛋白，以及5962条sgRNA。CRISPRepi整合了用于分析编辑结果和评估脱靶效应的工具，能够分析编辑前后的基因表达变化，以及相应表观遗传图谱的改变。此外，CRISPRepi支持研究者在细胞/组织特异性背景下研究新设计的sgRNA序列的编辑潜力。

CRISPRepi概览

CRISPRepi为研究人员提供了表观编辑前后转录组测序的数据分析结果，包括基因表达定量、差异表达基因分析、差异表达基因的GO、KEGG富集分析结果以及GSEA分析，并通过可视化的图表进行了展示。此外，平台还提供了表观编辑前后样本的表观遗传修饰的组学数据如甲基化测序、染色质免疫共沉淀测序和染色质可及性测序数据的分析结果，主要包括差异区域鉴定和脱靶评估。差异区域和表观遗传图谱通过JBrowse进行可视化展示，方便用户直接查看编辑效率。用户在主页可以通过靶基因、编辑系统、数据集编号进行快速搜索，还可以通过限定相同细胞类型和相同靶基因等比较不同编辑系统的编辑效应，从而帮助选择适合自己的编辑系统和sgRNA。

CRISPRepi数据库的建立旨在解决表观基因组编辑数据分散的问题，为科研人员提供一个强大而便捷的工具，有助于深入了解不同编辑系统的效果，优化sgRNA设计，评估脱靶效应，推动表观基因组编辑技术在基因功能研究和疾病治疗等领域的应用。

未来，研究团队计划进一步扩大数据集覆盖范围并整合先进的分析工具，同时探索与其他生物信息算法的集成，以不断提升数据库的功能和实用性。

北京大学基础医学院李开龙副研究员、北医三院基础医学研究中心毛凤彪研究员和北医三院生殖医学中心赵晓璐副研究员为该论文的共同通讯作者。北京大学第三医院博士后史雷胜、中山大学附属第三医院李莎莎副研究员、北京大学基础医学院2020级八年制本科生朱荣祎、中山大学附属第三医院鲁晨阳副研究员为论文的并列第一作者。此项目由国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京市科技新星计划、北京市自然科学基金、北京大学临床医学+X青年专项、北京大学第三医院临床重点项目（人才引进）及国家资助博士后研究人员计划等资助。

北医三院毛凤彪/赵晓璐团队长期致力于肿瘤发生和细胞发育的表观调控机制研究，近五年，在Nucleic Acids Research、Signal Transduction and Targeted Therapy、Genes & Development、Cell Reports、Briefings in Bioinformatics等国内外知名期刊发表相关SCI论文20余篇。

作者简介

共同第一作者

史雷胜

北京大学第三医院基础医学研究中心助理研究员

共同通讯作者

赵晓璐

北京大学第三医院生殖医学科副研究员、博士生导师

主要研究方向：妇科肿瘤发生和胚胎发育的表观遗传调控机制

毛凤彪

北京大学第三医院基础医学研究中心研究员、博士生导师

主要研究方向：肿瘤发生发展和细胞发育的遗传学及表观遗传机制