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已应用于基因组编辑的基因修饰

基因修饰已被应用于多种生物，包括人、小鼠、大鼠、斑马鱼、秀丽隐杆线虫、植物及细菌。其技术也不断被拓展，如利用多个引导RNA序列可同时进行基因组上多个不同位点的编辑；将其DNA结合域与不同转录调控蛋白相融合，可实现对特定基因的转录激活或抑制；将对特定序列的调控蛋白模块与基因组或表观基因组的修饰酶相融合，则可实现对基因组的动态控制。慢病毒是目前转染领域运用最多的一种技术，通过构建慢病毒包装质粒可以高效的将目的基因整合到细胞的染色体上，实现难转染细胞的高效转染和达到降低昂贵转染试剂的效果。 基因修饰主要有4种不同的人工核酸内切酶已应用于基因组编辑：巨核酶技术、锌指核酸内切酶(ZFN)、类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)。与RNA靶向DNA内切酶Cas9、ZFN与TALEN均可通过蛋白一DNA相互作用识别基因组上的特定DNA序列。巨核酶技术具有核酸内切酶结构域与DNA结合域，而ZFN与TALEN分别具有可识别3个与1个核苷酸的DNA结合域，需与核酸内切酶FokI的内切酶结构域形成融合蛋白后，完成基因组特定位点的切割。 但这些技术各有不足，如巨核酶技术的氨基酸残基与DNA靶序列之间无明确特异性；ZFN的DNA结合域则会受DNA靶序列上下游的影响，需通过构建不同的融合蛋白来定位到不同的DNA序列，构建操作较为繁琐，成本较高，脱靶风险较高。RNA靶向内切酶CRISPR—Cas9介导的基因组编辑技术则通过一段短的引导RNA(guideRNA)来识别特定的DNA序列，只需通过改变这段引导RNA序列即可使Cas9定位到新的DNA序列。