首页 理论教育 基因组编辑是何时出现的

基因组编辑是何时出现的

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:如果能准确地对基因进行操作,就能更自由地制造出“基因敲除小鼠”,甚至还能对除小鼠之外的其他生物实施基因敲除。开发基因组编辑技术的过程持续了很多年,这项技术的开发要点在于,如何才能准确地击中想要操作的基因。ZFN所凭借的就是蛋白质的这种特性。如此一来,当ZFN与目标基因结合时,该内切酶就能发挥类似剪刀的作用,将基因切断,从而使得目标基因丧失作用。锌指蛋白对碱基的识别以1~3个为一组。

如果能准确地对基因进行操作,就能更自由地制造出“基因敲除小鼠”,甚至还能对除小鼠之外的其他生物实施基因敲除。开发基因组编辑技术的过程持续了很多年,这项技术的开发要点在于,如何才能准确地击中想要操作的基因。

大约在20年前,出现了第一代基因组编辑技术——ZFN(锌指核酸酶,Zinc Finger Nuclease)。

上文已经阐述过,生物的基因是利用4种碱基来记载信息的。而在细胞里,则存在具有能与特定碱基相结合的蛋白质。ZFN所凭借的就是蛋白质的这种特性。

在使用ZFN时,研究者首先必须针对蛋白质的特定部分(锌指)进行分析和设计,使其能与想要编辑的DNA碱基序列相结合,然后制备出该锌指蛋白,并将其送入细胞之中。它会从数万基因中找到目标基因,并与之结合。

在该锌指蛋白上,还设置有另一重关键诀窍——其上连接有能够切割基因的限制性内切酶(的一部分)。如此一来,当ZFN与目标基因结合时,该内切酶就能发挥类似剪刀的作用,将基因切断,从而使得目标基因丧失作用。

锌指蛋白对碱基的识别以1~3个为一组。比如对于“GAA”这一碱基序列,则需选择与其相对应的适当的锌指进行排列。有时单纯依靠排序还是难以识别,这取决于成为靶点的碱基的排列方式。总之,想要完成与碱基进行结合的蛋白质的制备工作,必须具备极高的知识水平和技术能力以及丰富的经验。

之后,在2010年左右出现的第二代TALEN(transcription activator‐like effector nuclease,转录激活因子样效应物核酸酶)技术实现了相当大的突破。每一个碱基都与一个TAL repeat(蛋白)相结合。在熟悉TALEN之前确实会感到它难以使用,但其作为能读取基因序列并准确切断目标位点的技术,在专家之中逐渐获得了广泛关注。

确实,已有越来越多的研究人员开始使用TALEN进行研究,而且在技术层面也已取得很大进展,如今已经能以更高的效率,在短时间内完成使用前的准备工作。TALEN很少会发生误切断非目标DNA序列的情况,直到如今,它获得的评价依然很高。

■ZFN原理

■TALEN原理

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈