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编辑紧凑基因段TALEN比CRISPR更高效

研究人员利用单分子成像工具观察发现,在编辑像异染色质这样盘绕得相对紧凑的基因区域,编辑工具TALEN的效率可高达CRISPR-Cas9的五倍。

编辑紧凑基因段TALEN比CRISPR更高效基因编辑示意图。异染色质是DNA内一种紧密组合的结构。脆性X综合征、镰状细胞性贫血和β-地中海贫血等疾病都和异染色质的缺陷相关。这项研究的负责人美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)化学和生物分子工程学教授赵晖民(Huimin Zhao,音译)说,这项研究显示有必要扩大基因编辑工具的选择范围,以标靶基因组的不同部位。编辑紧凑基因段TALEN比CRISPR更高效“CRISPR是基因工程领域的创新,是非常强大的工具,但是它也有局限性。”赵晖民说。CRISPR是一种细菌分子,侦测入侵的病毒,然后让生物酶比如Cas-9,在基因组特定的位置进行剪切。TALEN也是通过扫描DNA找到并标靶特定的基因。CRISPR和TALEN都可以设计标靶作用于特定的基因,用于治疗疾病、改善农作物特性等。赵晖民负责的研究组使用单分子萤光显微镜技术,直接观测两种基因编辑工具在哺乳动物活体细胞内的工作情况。萤光标记让研究人员有办法测量两种工具编辑基因所需的时间。编辑紧凑基因段TALEN比CRISPR更高效“我们发现在基因组内盘绕得比较松散的位置,CRISPR表现较好,而TALEN在异染色质区域表现更好。”赵晖民说,“我们还发现TALEN剪切和修改DNA的效率比CRISPR高。”在他们进行的几个实验中,TALEN的效率最高达到CRISPR的五倍。赵晖民说,这项研究表明,研究人员需要针对基因组的不同片段选择使用最合适的编辑工具。这份研究近期发表在《自然・通讯》(Nature Communications)期刊上。

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