走近基因治疗——迎接即将到来的医学革命(3)

基因组编辑 [好文分享：www.ii77.com]

与病毒载体仅可以介导一种基因修饰（“基因添加”）不同，新的基因组编辑技术可以介导基因添加、基因删除、基因校正，以及细胞内其他高度靶向的基因组修饰。基因组编辑可以在体外细胞上进行，也可以在体内进行原位基因组编辑。靶向DNA替代是由一个核酸酶诱导双链DNA断裂引发（DSB），可以激活哺乳动物细胞中的高效重组。非同源末端连接（NHEJ）–介导的修复，可以在DSB位点有效的产生不同长度的插入片段或删除突变（InDel），通常导致基因功能失活。同源定向修复（HDR），在同源供体DNA模板的存在下产生特定的替代序列，重组后在特定位点纠正突变或插入新序列。

早期的基因组编辑研究，依赖于特定的锌指核酸酶（ZFN）或超级核酸酶，在DNA靶位点诱导所需的DNA双链断裂（DSBs）。这些核酸酶..需要专门的知识，定制特异的结合核酸酶效应蛋白切割靶DNA，这限制了锌指核酸酶的广泛应用。2009年证实，细菌蛋白的DNA结合区称为转录激活效应区（TALEs）很容易改变，为产生TALE核酸酶（TALENs）打开创造之门。这些酶能有效地切割任何感兴趣的DNA序列。然而，TALEN的方法仍然需要为每个新的靶向DNA设计两条特定的核酸酶。

2012年，基因组编辑发生巨大的改变，Doudna和Charpentier开创性的发现，细菌防御系统由成簇规律间隔短回文重复（CRISPR）–CRISPR 相关核酸酶9（cas9），CRISPR- Cas9核酸酶可以有效地、程序性切割DNA位点，只需设计一条与感兴趣的目标位点互补的、特定的、短链指导RNA（gRNA）。CRISPR-Cas9核酸酶技术迅速扩展到哺乳动物细胞，从而简化基因组编辑过程。TALENs和CRISPR-Cas9核酸酶，可以很容易地重编程切割特定的DNA序列，现在广泛用于无数的基础研究中。

基因组编辑方法为纠正或改变基因组提供了一个精确的手术刀，可以克服依赖于病毒载体介导的半随机基因组插入策略的许多缺点。

基因组编辑作为一种治疗手段正在迅速发展到临床。