ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9是近年來(lái)最熱門(mén)的基因組編輯工具。這些核酸酶可以向基因組中引入位點(diǎn)特異性的雙鏈斷裂，然而利用寡核苷酸與目的位點(diǎn)的同源重組進(jìn)行修復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)基因組特定位點(diǎn)的改變。

對(duì)細(xì)胞進(jìn)行基因編輯有著巨大的應(yīng)用潛力，但這些技術(shù)的安全性還令人憂慮。目前基因組編輯的效率還不夠高，脫靶效應(yīng)大大限制了它們的應(yīng)用范圍，尤其是在臨床方面。Nature Methods雜志發(fā)表的一項(xiàng)新研究解決了這個(gè)問(wèn)題，大大提高了TALE核酸酶編輯基因組的特異性。

TALE蛋白的奇特之處在于它的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。與其他DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域不同，TALE蛋白的DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域由不同數(shù)量的重復(fù)單元組成，每一個(gè)重復(fù)單元特異識(shí)別一個(gè)DNA堿基對(duì)。大多數(shù)情況下每個(gè)重復(fù)單元由34個(gè)氨基酸組成，這34個(gè)氨基酸中除了第12、13位的氨基酸變化較大之外，其他氨基酸高度保守。這兩個(gè)不保守的氨基酸被命名為RVD（repeat variable diresidue），決定著TALE重復(fù)單元識(shí)別的核苷酸種類。

TALE蛋白的特異DNA序列識(shí)別以及靈活的可組裝性，使其在分子生物學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。人們可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和組裝任意的TALE單元，去識(shí)別目標(biāo)DNA序列。這一特性已經(jīng)被用來(lái)構(gòu)造能夠特異性切割DNA雙鏈的TALE核酸酶（TALEN），在細(xì)胞基因組中進(jìn)行定點(diǎn)突變、定點(diǎn)敲除等操作。

TALE核酸酶的設(shè)計(jì)規(guī)則很簡(jiǎn)單，不過(guò)這種簡(jiǎn)單性也使人們難以進(jìn)一步改善，提高它的活性和特異性。為了突破這樣的局限，Sangamo BioSciences公司的研究人員開(kāi)發(fā)了一組拓展型RVD，并用這些RVD來(lái)改進(jìn)TALE的性能。研究顯示，新型RVD能夠大大減少TALE核酸酶的脫靶效應(yīng)。

這項(xiàng)研究為人們提供了新RVD及其設(shè)計(jì)策略，有助于開(kāi)發(fā)更強(qiáng)大的TALE，進(jìn)一步擴(kuò)大這一技術(shù)在醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。