（【【生物探索】威斯騰基因編輯部詳解三代基因編輯技術(shù)】http://toutiao.com/group/6376810124690850049/?iid=15906422033&app=explore_article&timestamp=1520260155&tt_from=copy_link&utm_source=copy_link&utm_medium=toutiao_ios&utm_campaign=client_share ）

      【【生物探索】威斯騰基因編輯部詳解三代基因編輯技術(shù)】http://toutiao.com/group/6376810124690850049/?iid=15906422033&app=explore_article&timestamp=1520260155&tt_from=copy_link&utm_source=copy_link&utm_medium=toutiao_ios&utm_campaign=client_share 

           （CRISPRCas9技術(shù)的工具不涉及蛋白質(zhì)工程使用起來非常簡單設(shè)計(jì)和構(gòu)建速度最快成本也最低）

基因編輯技術(shù)就像一把手術(shù)刀指能夠?qū)δ繕?biāo)基因進(jìn)行編輯修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定基因片段的敲除、加入等。到目前為止，ZFN（鋅指核糖核酸酶），TALENs（轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶）和CRISPR/Cas9這三代技術(shù)已經(jīng)席卷國內(nèi)外各大實(shí)驗(yàn)室？那么他們各有什么優(yōu)勢(shì)？他們之間相比又如何呢？小編帶著好奇專程采訪請(qǐng)教了威斯騰基因編輯團(tuán)隊(duì)申總監(jiān)。

申總監(jiān)深入淺出地向小編介紹了三代基因編輯技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及運(yùn)用。小編也是生物學(xué)專業(yè)出身，聽得津津有味，樂在其中，決定現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣給大家簡單介紹一下基因編輯技術(shù)的奧妙。

ZFN（鋅指核糖核酸酶）作為人工合成的限制性內(nèi)切酶通過其鋅指DNA結(jié)合域、DNA切割域發(fā)揮作用。研究者通過改造DNA結(jié)合域，靶向定位于不同的DNA序列，再由DNA切割域進(jìn)行特異性切割。此外，ZFN技術(shù)還可與細(xì)胞內(nèi)DNA修復(fù)機(jī)制共同發(fā)揮作用，使研究者自如地編輯基因組。ZFN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于具有很高的特異性，因而避免了免疫應(yīng)答，但高度的特異性卻帶來了另一種弊端，即基因工程化鋅指DNA結(jié)合蛋白成為了難題，究其原因或許是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)本身體積龐大的性質(zhì)及其環(huán)境依賴性結(jié)合的屬性。另外，ZNF技術(shù)易于脫靶，導(dǎo)致細(xì)胞死亡或者額外突變。

TALEN為第二代基因組編輯核酸酶。TAL效應(yīng)因子（TALE）可以特異性結(jié)合目的序列，通過將一段人造TALE與FokI核酸酶連接起來，即組成了TALEN，一類具有特異性基因組編輯功能的強(qiáng)大工具。與其它技術(shù)相比，TALEN技術(shù)很大程度上的地避免了功能蛋白脫靶，因?yàn)樗鼈兛梢愿叨忍禺愋缘亟Y(jié)合DNA靶位點(diǎn)，產(chǎn)生的脫靶效應(yīng)非常微弱。此外與ZFN技術(shù)相比，其設(shè)計(jì)和工程沒有那么復(fù)雜，也不像ZFN那樣容易受周圍連接環(huán)境綁定的影響。因此TALEN運(yùn)用起來更簡單、構(gòu)建更便捷，且價(jià)格更低廉。但是裝配TALEN編碼質(zhì)粒卻是一個(gè)冗長的、高強(qiáng)度工作的過程。

申總監(jiān)介紹完前兩種技術(shù)，開始變得越來越興奮，原來是要講他團(tuán)隊(duì)的拿手好戲——CRISPR/Cas9系統(tǒng)了。最近幾年基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9顯得異常火爆，自面世以后，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)基因編輯技術(shù)的諸多不足，使得基因的“任意編輯”變得越來越容易。也因此，CRISPR/Cas9技術(shù)當(dāng)仁不讓的成為基因編輯技術(shù)的“王牌”，大有一副取而代之的勢(shì)頭。

CRISPR-Cas9技術(shù)的靈感來源于細(xì)菌的免疫系統(tǒng)。CRISPR序列由眾多短而保守的重復(fù)序列（repeats）和間隔區(qū)（spacer）組成。間隔區(qū)是一些可變序列，其與先前入侵細(xì)菌基因組外的外源遺傳物質(zhì)的序列相對(duì)應(yīng)。這些間隔序列儲(chǔ)存在細(xì)菌基因組內(nèi)，被看作是通過再感染來觸發(fā)降解入侵病毒DNA的記憶機(jī)制。距離該理論被提出已經(jīng)過去了幾十年，但是直到2012年，用于這項(xiàng)技術(shù)的工具才上市。

CRISPR-Cas9技術(shù)的工具使用起來非常簡單，同時(shí)設(shè)計(jì)和構(gòu)建速度最快，成本也最低。因?yàn)椴簧婕暗鞍踪|(zhì)工程，構(gòu)建CRISPR-Cas9系統(tǒng)只需要幾天時(shí)間。但是CRISPR-Cas9技術(shù)也有一些限制，比如脫靶的問題，與ZFN和TALEN復(fù)雜的二聚體結(jié)構(gòu)不同，CRISPR-Cas9系統(tǒng)擁有更簡單的單體結(jié)構(gòu)，可通過堿基配對(duì)識(shí)別同源位點(diǎn)，因此在識(shí)別和切割期望的DNA位點(diǎn)方面特異性低，而且靶突變驗(yàn)證難度很高，需要掃描全基因組，這將是很大的工作量。威斯騰生物CRISPR-Cas9團(tuán)隊(duì)向細(xì)菌、植物、哺乳動(dòng)物中成功敲除及引入了不少基因，擁有自己獨(dú)到的見解和豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

小編今天對(duì)于基因編輯的學(xué)習(xí)收獲很大，您是不是對(duì)基因編輯技術(shù)也有了更深入的了解，三代技術(shù)你更青睞哪一種呢？