CRISPR-Cas9介导的基因组定点编辑技术.pdf

生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biop hys ics 2013, 40(8): 691~702 CRISPR/Cas9 介导的基因组定点编辑技术* 方锐 畅 飞 孙照霖 李 宁 孟庆勇** ( 中国农业大学农业生物技术国家重点，北京 100 193) 摘要 Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated (Cas)9 系统成功被改造为第三代人 工核酸内切酶，与锌指核酸内切酶(zinc finger endonuclease ，ZFN)和类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease ，TALEN)一样可用于各种复杂基因组的编辑 目前该技术成功应用于人类细胞、斑马鱼和小鼠以及细菌的 基因组精确修饰，修饰类型包括基因定点InDel 突变、基因定点敲入、两位点同时突变和小片段的缺失 由于 突变效率 高、制作简单及成本低的特点，被认为是一种具有广阔应用前景的基因组定点改造分子工具 本文从CRISPR/Cas 的研究历 史、分类、作用机理以及基因定点修饰应用等方面进行简单介绍，希望能够为在这一领域的科研工作者提供参考 关键词 人工核酸内切酶，基因编辑，CRISPR，基因打靶，CRISPR/Cas 学科分类号 Q7 DOI: 10.3724/SP.J.1206.2013.00215 基因定点修饰是研究基因功能的重要手段之 的类转录激活因子效应物(transcription activator-like 一，也可被用于人类遗传性疾病的治疗，因此这类 effector，TALE)与DNA 的碱基对应关系解密[4-6] 技术成为现代分子生物学的研究热点 早期仅基于 2010 年，首次报道TALEN 蛋 在酵母 应用成 [7] 同源重组的基因打靶技术效率极低，应用受到限 功 ，之后，在植物、人类细胞、小鼠、斑马鱼、 [8] 制 直到人工核酸内切酶(engineered endonuclease， 猪、牛 得到迅速的应用 TALEN 可以和ZFN EEN) 出现，将这一现状彻底改变 一样对复杂的基因组进行精细的修饰，同时 构建 锌指核酸内切酶(zinc finger endonuclease， 较为简单，特异性更高，因此受到了科研工作者的 ZFN) 是第一代人工核酸内切酶 锌指是一类能够 青睐 2012 年，TALEN 被 科学》(Science)杂志评 [9] 结合DNA 的蛋白质，人类细胞的转录因子中大约 为十大科学突破之一 无论是ZFN 还是TALEN， 有一半含有锌指结构，ZFN 是将锌指蛋 与核酸 这两种人工核酸酶的原理是一样的，都是由DNA [1] 内切酶Fok 融合形成的核酸内切酶 ，利用它可 结合蛋 与核酸内切酶Fok 融合而成 2013 年 以在各种复杂基因组的特定位置制造DNA 的双链 初，一种全新的人工核酸内切酶clustered regularly 切口 到目前为止，ZFN 已经成功应用于黑长尾 interspaced short palind