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本文核心數(shù)據(jù)：ZFNs技術;TALENs技術;CRISPR-Cas技術;基因編輯技術發(fā)展趨勢

——第一代基因編輯技術：ZFNs技術

ZFNs(鋅指核酸酶)技術是第一代基因組編輯技術，其功能的實現(xiàn)是基于具有獨特的DNA序列識別的鋅指蛋白(ZFP)發(fā)展起來的。ZFN是一種人工改造的核酸內(nèi)切酶，由兩部分組成，包括一個DNA結合域和一個非特異性核酸內(nèi)切酶。其工作原理是DNA結合域與特定DNA結構結合，與之相連的非特異性核酸內(nèi)切酶隨之發(fā)揮剪切作用，在結合位點產(chǎn)生斷裂，促進同源重組，提高定點突變和置換頻率。當ZFN進行DNA定點切割時，如果存在一個具有一定同源性DNA為模板，則可以根據(jù)模板復制實現(xiàn)DNA定點置換，當不存在模板時，ZFN進行基因組DNA定點剪切則產(chǎn)生非同源末端連接，引發(fā)基因定點突變。

——第二代基因編輯技術：TALENs技術

TALENs(轉錄激活因子效應物)是繼ZFNs之后的另一種較為靈活和高效的靶向編輯技術，TALENs在結構上與ZFNs類似，是由特異性的DNA結合蛋白-TALE蛋白和FokⅠ核酸酶兩部分組成。TALE蛋白是植物病原體-黃單胞菌分泌的一種轉錄激活因子效應物，是一類分泌蛋白，在植物細胞中能夠特異性地識別并結合寄主靶基因的序列，從而調(diào)控寄主的基因表達。進行基因編輯時，兩個TALE蛋白識別和結合DNA靶位點，F(xiàn)okⅠ核酸酶負責對靶DNA進行切割，從而造成DNA的DSBs，誘發(fā)細胞的DNA損傷修復機制，從而實現(xiàn)對基因組靶位點的編輯。

——第三代基因編輯技術：CRISPR-Cas技術

CRISPR-Cas技術是基于原核生物(細菌和古生菌)一種免疫系統(tǒng)而開發(fā)的，稱之為Clustered regularly interspaced short palindro- mic repeats-CRISPR-associated proteins(規(guī)律成簇間隔短回文重復及其相關蛋白)，簡稱CRISPR-Cas系統(tǒng)。由于該技術合成簡單、周期短、操作靈活、效率高等優(yōu)點，目前備受人們關注。

——三種基因編輯技術的比較：CRISPR/Cas的優(yōu)勢明顯

作為革命性的基因編輯技術，CRISPR/Cas的優(yōu)勢非常明顯，相較于ZFNs和TALENs，CRISPR/Cas的設計難度和構建難度都要小的多，成本更低，開發(fā)周期更短，靶向修飾效率更高，此外CRISPR/Cas還具有可以多靶點編輯和可以編輯RNA的優(yōu)勢，這是前兩種技術所不具備的。

——基因編輯技術發(fā)展趨勢

基因編輯技術發(fā)展趨勢首先為ZFNs和TALENs不斷降低成本，縮短開發(fā)周期;其次為CRISPR基因編輯不受PAM限制，實現(xiàn)任意基因組位點編輯;最后為克服脫靶率。

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