基因組編輯技術是一種通過同源重組手段定向改造基因組的技術,是進行基因組改造和探索基因功能的關鍵手段,包括基因敲除、外源基因定點插入、基因定點突變,以及染色體大片段的重排和刪除等。將基因編輯技術應用與動物,即為動物基因編輯。
傳統(tǒng)的靶向基因組編輯技術主要依賴于基因同源重組,利用設計的同源臂替代靶基因片段,從而達到基因敲除的目的,但是同源重組在細胞中的發(fā)生概率極低,而且步驟比較復雜、耗時間、費用也比較高。
近幾年出現(xiàn)了很多新型基因組編輯工具,如鋅指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFN)、類轉(zhuǎn)錄激活因子效應物核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease,TALEN)以及CRISPR/Cas9技術。利用ZFN、TALEN以及CRISPR/Cas9技術可以在特定位點產(chǎn)生基因組雙鏈DNA斷裂(double-strand breaks,DSB),通過非同源末端連接(non homologous end joining, NHEJ)誘發(fā)DNA的錯誤修復,進而形成各種基因大段刪除或重排(圖1)。其中,CRISPR/Cas9技術由于構建簡單、成本低、效率高等特點,自發(fā)明以來,迅速被研究人員廣泛應用于各類科學研究中,成為了當今生命科學研究的熱門技術。
不論是ZFN技術還是TALEN技術,其介導的基因定向打靶都依賴于DNA特異性結合蛋白的合成,由于這一步驟繁瑣、耗時、花費高,因此限制了ZFN和TALEN的應用。而CRISPR/Cas9技術能夠介導由RNA導向的DNA識別及編輯,使用一段序列特異性向?qū)NA分子(sequence-specific guide RNA,gRNA)引導核酸內(nèi)切酶到靶點處,從而完成基因組的編輯,該系統(tǒng)制作簡單、成本低、作用高效,為構建更高效簡便的基因組編輯技術提供了全新的平臺。
(資料來源:賽業(yè)生物)
中國哪些教授從事水產(chǎn)動物基因編輯的