每日一题|NO.285 试述基因编辑技术的原理、特点和方法

1、基因编辑技术原理和特点

基因编辑技术是一种通过程序化的人工核酸酶对基因组DNA 序列进行改造的遗传操作技术。人工核酸内切酶能够识别并切断靶DNA 序列，产生DNA 双链断裂（double-strand break，DSB）。细胞主要通过两种修复途径修复DSB，分别是非同源末端连接（non- homologous end joining, NHEJ）和同源重组（homologous recombination, HR）。通过NHEJ 修复DSB 时，参与修复的蛋白经常会在DNA 末端插入或删除几个碱基(indel)，然后将DNA 连接到一起；修复后的基因由于含有突变而导致功能丧失，称为基因敲除（knock-out）。通过HR 修复DSB 时，需要在转染细胞时提供一个与靶DNA 两侧同源的供体模板（双链质粒或是单链DNA），供体模板上携带想要引入的突变或者转基因，修复系统会将供体模板的信息拷贝到DSB 处；这种方法可以在基因组中精确地引入点突变，或者插入目的基因，称为基因敲入（knock-in）（图1）。需要强调的是NHEJ 和HR竞争修复DSB，而NHEJ 的效率远远高于HR，发生HR 的细胞一般需要通过标记基因才能筛选出来。

2、基因编辑技术的方法

（1）锌指核酸酶技术，Zinc finger nucleases，ZFN。

（2）类转录激活因子效应的核酸酶技术，Transcription activator-like effectors nucleases，TALEN。

（3）规律成簇的间隔短回文重复相关蛋白技术，Clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR。