详解三代基因编辑技术的原理、优缺点及运用
基因编辑技术就像一把手术刀指能够对目标基因进行编辑修改，实现对特定基因片段的敲除、加入等。到目前为止，ZFN（锌指核糖核酸酶），TALENs（转录激活因子样效应物核酸酶）和CRISPR/Cas9这三代技术已经席卷国内外各大实验室？那么他们各有什么优势？他们之间相比又如何呢？小编带着好奇专程采访请教了威斯腾基因编辑团队申总监。
申总监深入浅出地向小编介绍了三代基因编辑技术的原理、优缺点及运用。小编也是生物学专业出身，听得津津有味，乐在其中，决定现学现卖给大家简单介绍一下基因编辑技术的奥妙。
ZFN（锌指核糖核酸酶）作为人工合成的限制性内切酶通过其锌指DNA结合域、DNA切割域发挥作用。研究者通过改造DNA结合域，靶向定位于不同的DNA序列，再由DNA切割域进行特异性切割。此外，ZFN技术还可与细胞内DNA修复机制共同发挥作用，使研究者自如地编辑基因组。ZFN技术的优势在于具有很高的特异性，因而避免了免疫应答，但高度的特异性却带来了另一种弊端，即基因工程化锌指DNA结合蛋白成为了难题，究其原因或许是因为蛋白质本身体积庞大的性质及其环境依赖性结合的属性。另外，ZNF技术易于脱靶，导致细胞死亡或者额外突变。
TALEN为第二代基因组编辑核酸酶。TAL效应因子（TALE）可以特异性结合目的序列，通过将一段人造TALE与FokI核酸酶连接起来，即组成了TALEN，一类具有特异性基因组编辑功能的强大工具。与其它技术相比，TALEN技术很大程度上的地避免了功能蛋白脱靶，因为它们可以高度特异性地结合DNA靶位点，产生的脱靶效应非常微弱。此外与ZFN技术相比，其设计和工程没有那么复杂，也不像ZFN那样容易受周围连接环境绑定的影响。因此TALEN运用起来更简单、构建更便捷，且价格更低廉。但是装配TALEN编码质粒却是一个冗长的、高强度工作的过程。
申总监介绍完前两种技术，开始变得越来越兴奋，原来是要讲他团队的拿手好戏——CRISPR/Cas9系统了。最近几年基因编辑技术CRISPR/Cas9显得异常火爆，自面世以后，弥补了传统基因编辑技术的诸多不足，使得基因的“任意编辑”变得越来越容易。也因此，CRISPR/Cas9技术当仁不让的成为基因编辑技术的“王牌”，大有一副取而代之的势头。
CRISPR-Cas9技术的灵感来源于细菌的免疫系统。CRISPR序列由众多短而保守的重复序列（repeats）和间隔区（spacer）组成。间隔区是一些可变序列，其与先前入侵细菌基因组外的外源遗传物质的序列相对应。这些间隔序列储存在细菌基因组内，被看作是通过再感染来触发降解入侵病毒DNA的记忆机制。距离该理论被提出已经过去了几十年，但是直到2012年，用于这项技术的工具才上市。
CRISPR-Cas9技术的工具使用起来非常简单，同时设计和构建速度最快，成本也最低。因为不涉及蛋白质工程，构建CRISPR-Cas9系统只需要几天时间。但是CRISPR-Cas9技术也有一些限制，比如脱靶的问题，与ZFN和TALEN复杂的二聚体结构不同，CRISPR-Cas9系统拥有更简单的单体结构，可通过碱基配对识别同源位点，因此在识别和切割期望的DNA位点方面特异性低，而且靶突变验证难度很高，需要扫描全基因组，这将是很大的工作量。威斯腾生物CRISPR-Cas9团队向细菌、植物、哺乳动物中成功敲除及引入了不少基因，拥有自己独到的见解和丰富的技术经验。
小编今天对于基因编辑的学习收获很大，您是不是对基因编辑技术也有了更深入的了解，三代技术你更青睐哪一种呢？
