- 基因編輯
術語解讀
基因技術指能夠讓人類對目標基因進行“”,實現對特定DNA片段的敲除、加入等。
在過去幾年中, 以ZFN (zinc-finger nucleases)和TALEN (transcription activator-like effector nucleases)為代表的序列特異性核酸酶技術以其能夠高效率地進行定點基因組, 在基礎研究、基因治療和遺傳改良等方面展示出了巨大的潛力。
而CRISPR/Cas9技術自問世以來,就有著其它基因技術無可比擬的優(yōu)勢,技術不斷改進后,更被認為能夠在活細胞中最有效、最便捷地“”任何基因 。
應用技術
這不是CRISPR/Cas9這項明星技術第一次得到人們的關注。在此之前,有著“豪華版”諾獎之稱的“2015年度生命科學突破獎”頒發(fā)給了發(fā)現基因組工具“CRISPR/Cas9”的兩位美女科學家——珍妮弗·杜德娜和艾曼紐·夏邦杰。二人更是獲得了2015年度化學領域的引文桂冠獎——素有諾獎“風向標”之稱,曾被認為是今年諾貝爾化學獎的最有力競爭者。
那CRISPR/Cas9到底是一項什么技術,為何能夠獲得如此這般青睞,又何以在短短兩三年時間內,發(fā)展成為生物學領域最炙手可熱的研究工具之一,并有近700篇相關論文發(fā)表?它將來又會如何影響到我們的生活?
CRISPR/Cas9是繼“鋅指核酸內切酶(ZFN)”、“類轉錄激活因子效應物核酸酶(TALEN)”之后出現的第三代“基因組定點技術”。與前兩代技術相比,其成本低、制作簡便、快捷高效的優(yōu)點,讓它迅速風靡于世界各地的實驗室,成為科研、醫(yī)療等領域的有效工具[1] 。
執(zhí)行手段
1)基因敲除:如果想使某個基因的功能喪失,可以在這個基因上產生DSB,非同源末端連接(NHEJ)修復的過程中往往會產生DNA的插入或刪除(indel),造成移碼突變,從而實現基因敲除。
2)特異突變引入:如果想把某個特異的突變引入到基因組上,需要通過同源重組來實現,這時候要提供一個含有特異突變同源模版。正常情況下同源重組效率非常低,而在這個位點產生DSB會極大的提高重組效率,從而實現特異突變的引入。
3)定點轉基因:與特異突變引入的原理一樣,在同源模版中間加入一個轉基因,這個轉基因在DSB修復過程中會被拷貝到基因組中,從而實現定點轉基因。通過定點轉基因的方法可以把基因插入到人的基因組AAVS1位點,這個位點是一個開放位點,支持轉基因長期穩(wěn)定的表達,破壞這個位點對細胞沒有不良影響,因此被廣泛利用。
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