Abstract Background The success of the CRISPR/Cas9 genome editing technique depends on the choice of the guide RNA sequence, which is facilitated by various websites. Despite the importance and popularity of these algorithms, it is unclear to which extent their predictions are in agreement with actual measurements. Results We conduct the first independent evaluation of CRISPR/Cas9 predictions. To this end, we collect data from eight SpCas9 off-target studies and compare them with the sites predicted by popular algorithms. We identify problems in one implementation but found that sequence-based off-target predictions are very reliable, identifying most off-targets with mutation rates superior to 0.1 %, while the number of false positives can be largely reduced with a cutoff on the off-target score. We also evaluate on-target efficiency prediction algorithms against available datasets. The correlation between the predictions and the guide activity varied considerably, especially for zebrafish. Together with novel data from our labs, we find that the optimal on-target efficiency prediction model strongly depends on whether the guide RNA is expressed from a U6 promoter or transcribed in vitro. We further demonstrate that the best predictions can significantly reduce the time spent on guide screening. Conclusions To make these guidelines easily accessible to anyone planning a CRISPR genome editing experiment, we built a new website ( http://crispor.org ) that predicts off-targets and helps select and clone efficient guide sequences for more than 120 genomes using different Cas9 proteins and the eight efficiency scoring systems evaluated here.

CRISPOR.org is a web tool for genome editing experiments with the CRISPR-Cas9 system. It finds guide RNAs in an input sequence and ranks them according to different scores that evaluate potential off-targets in the genome of interest and predict on-target activity. The list of genomes is continuously expanded, with more 150 genomes added in the last two years. CRISPOR tries to provide a comprehensive solution from selection, cloning and expression of guide RNA as well as providing primers needed for testing guide activity and potential off-targets. Recent developments include batch design for genome-wide CRISPR and saturation screens, creating custom oligonucleotides for guide cloning and the design of next generation sequencing primers to test for off-target mutations. CRISPOR is available from http://crispor.org, including the full source code of the website and a stand-alone, command-line version.

The University of California Santa Cruz (UCSC) Genome Browser (http://genome.ucsc.edu) offers online public access to a growing database of genomic sequence and annotations for a wide variety of organisms. The Browser is an integrated tool set for visualizing, comparing, analysing and sharing both publicly available and user-generated genomic datasets. As of September 2012, genomic sequence and a basic set of annotation 'tracks' are provided for 63 organisms, including 26 mammals, 13 non-mammal vertebrates, 3 invertebrate deuterostomes, 13 insects, 6 worms, yeast and sea hare. In the past year 19 new genome assemblies have been added, and we anticipate releasing another 28 in early 2013. Further, a large number of annotation tracks have been either added, updated by contributors or remapped to the latest human reference genome. Among these are an updated UCSC Genes track for human and mouse assemblies. We have also introduced several features to improve usability, including new navigation menus. This article provides an update to the UCSC Genome Browser database, which has been previously featured in the Database issue of this journal.

Launched in 2001 to showcase the draft human genome assembly, the UCSC Genome Browser database (http://genome.ucsc.edu) and associated tools continue to grow, providing a comprehensive resource of genome assemblies and annotations to scientists and students worldwide. Highlights of the past year include the release of a browser for the first new human genome reference assembly in 4 years in December 2013 (GRCh38, UCSC hg38), a watershed comparative genomics annotation (100-species multiple alignment and conservation) and a novel distribution mechanism for the browser (GBiB: Genome Browser in a Box). We created browsers for new species (Chinese hamster, elephant shark, minke whale), 'mined the web' for DNA sequences and expanded the browser display with stacked color graphs and region highlighting. As our user community increasingly adopts the UCSC track hub and assembly hub representations for sharing large-scale genomic annotation data sets and genome sequencing projects, our menu of public data hubs has tripled.

The UCSC Genome Browser (https://genome.ucsc.edu) is a graphical viewer for exploring genome annotations. For almost two decades, the Browser has provided visualization tools for genetics and molecular biology and continues to add new data and features. This year, we added a new tool that lets users interactively arrange existing graphing tracks into new groups. Other software additions include new formats for chromosome interactions, a ChIP-Seq peak display for track hubs and improved support for HGVS. On the annotation side, we have added gnomAD, TCGA expression, RefSeq Functional elements, GTEx eQTLs, CRISPR Guides, SNPpedia and created a 30-way primate alignment on the human genome. Nine assemblies now have RefSeq-mapped gene models.

Building a brain The human brain is built in an inside-out manner as a series of layers. Although progenitor cells spin off new neurons in a seemingly organized fashion, the devil is in the details. Nowakowski et al. analyzed the transcriptomes of single cells from the developing brain to elucidate the hidden complexity of brain construction. For each cell, its position within the brain matters, as well as what type of neuron is being made at what point during overall development. These individual expression patterns result in organized diversity in the brain's cortex. Science , this issue p. 1318

Brain cell transcriptomes in autism Autism manifests in many ways. Despite that diversity, the disorder seems to affect specific cellular pathways, including those observed in the neocortex of patients' brains. Velmeshev et al. analyzed the transcriptomes of single brain cells, including neurons and glia, from patients with autism. Single-nucleus RNA sequencing analysis suggested that affected pathways regulate synapse function as well as neural outgrowth and migration. Furthermore, in patient samples, specific sets of genes enriched in upper-layer projection neurons and microglia correlated with clinical severity. Science , this issue p. 685

The University of California Santa Cruz (UCSC) Genome Browser (http://genome.ucsc.edu) offers online public access to a growing database of genomic sequence and annotations for a large collection of organisms, primarily vertebrates, with an emphasis on the human and mouse genomes. The Browser’s web-based tools provide an integrated environment for visualizing, comparing, analysing and sharing both publicly available and user-generated genomic data sets. As of September 2013, the database contained genomic sequence and a basic set of annotation ‘tracks’ for ∼90 organisms. Significant new annotations include a 60-species multiple alignment conservation track on the mouse, updated UCSC Genes tracks for human and mouse, and several new sets of variation and ENCODE data. New software tools include a Variant Annotation Integrator that returns predicted functional effects of a set of variants uploaded as a custom track, an extension to UCSC Genes that displays haplotype alleles for protein-coding genes and an expansion of data hubs that includes the capability to display remotely hosted user-provided assembly sequence in addition to annotation data. To improve European access, we have added a Genome Browser mirror (http://genome-euro.ucsc.edu) hosted at Bielefeld University in Germany.

Abstract The UCSC Genome Browser (https://genome.ucsc.edu) provides a web interface for exploring annotated genome assemblies. The assemblies and annotation tracks are updated on an ongoing basis—12 assemblies and more than 28 tracks were added in the past year. Two recent additions are a display of CRISPR/Cas9 guide sequences and an interactive navigator for gene interactions. Other upgrades from the past year include a command-line version of the Variant Annotation Integrator, support for Human Genome Variation Society variant nomenclature input and output, and a revised highlighting tool that now supports multiple simultaneous regions and colors.

Cortical organoids are self-organizing three-dimensional cultures that model features of the developing human cerebral cortex1,2. However, the fidelity of organoid models remains unclear3–5. Here we analyse the transcriptomes of individual primary human cortical cells from different developmental periods and cortical areas. We find that cortical development is characterized by progenitor maturation trajectories, the emergence of diverse cell subtypes and areal specification of newborn neurons. By contrast, organoids contain broad cell classes, but do not recapitulate distinct cellular subtype identities and appropriate progenitor maturation. Although the molecular signatures of cortical areas emerge in organoid neurons, they are not spatially segregated. Organoids also ectopically activate cellular stress pathways, which impairs cell-type specification. However, organoid stress and subtype defects are alleviated by transplantation into the mouse cortex. Together, these datasets and analytical tools provide a framework for evaluating and improving the accuracy of cortical organoids as models of human brain development. Single-cell RNA sequencing clarifies the development and specification of neurons in the human cortex and shows that cell stress impairs this process in cortical organoids.