《表1 ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9的区别》

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《基因编辑技术在疾病治疗中的研究进展》

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1987年首次在大肠杆菌基因组中发现一种已知的重复碱基序列，称为CRISPR[11]。CRISPR是一种最基本的对基因进行修补的非常精确的方法。CRISPR系统分为3类（I～III），I类和III类在细菌和古生菌中均有发现，含有多个Cas蛋白，II类仅在细菌中存在，只包括一个Cas蛋白[12]。2012年，研究人员改进了这个系统，发现任何DNA（不仅是细菌）都有这种能力，这个过程在人类身上也有效。CRISPR系统由三部分构成:CRISPR的主体CRISPR基因座（CRISPR locus），基因座上游的一段前导序列（leader sequence，LS）以及与CRISPR功能相关的基因（CRISPR-associated genes，Cas genes）[13]。CRISPR阵列包含一组重复序列，它们之间具有间隔序列。Cas复合物切割的侵入性短片段基因组作为新的间隔序列添加至CRISPR阵列。因此，当再次面对之前的噬菌体时，它就会破坏病毒的入侵。CRISPR/Cas9技术要想成功工作，就意味着Cas9要识别必须被切割的区域，且必须在侵入生物体基因组（如噬菌体）的靶向原始间隔序列之后，再被一个称为原间隔邻近基序（protospacer adjacent motif，PAM）的序列处理[14]。为了简化II型系统的使用，通过基因工程设计了一种名为“单导RNA”（single guide RNA，sgRNA）的双RNA结构，该结构由CRISPR RNA（crRNA）和反式激活CRISPR RNA（tracrRNA）两部分组成。Cas9与tracrRNA结合，并由crRNA引导朝向目标序列[15]。该方法的靶点特异性是由RNA决定的而非蛋白质决定的。因此，这项技术更加简单和便宜。此外，与ZFN和TALEN相比，CRISPR/Cas9具有设计简单、效率高和多突变的优点，是目前最便捷的基因组编辑技术之一（表1）。