近日來(lái)自美國(guó)麻省總醫(yī)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)新技術(shù)，利用這一技術(shù)他們可以快速生成大量的轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（transcription activator-like effector nucleases ，TALENs），從而大大提高了研究人員敲除研究基因或改變它們表達(dá)的能力。這一研究成果在線發(fā)布在4月8日的《自然—生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）雜志上。

TALENs是一種可靶向特異DNA序列的酶，由于具有一些比鋅指核酸酶(ZFNs)更優(yōu)越的特點(diǎn)，現(xiàn)在成為了科研人員用于研究基因功能和潛在基因治療應(yīng)用的重要工具。

“新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高通量生成TALENs，這將有可能完全改變大量生物學(xué)研究的方式，讓所有的研究人員都能快速簡(jiǎn)便地靶向敲除任何的目的基因，”文章的共同資深作者、麻省總醫(yī)院病理系研究副主任J. Keith Joung博士說(shuō)。

TALENs是借助于TAL效應(yīng)子，一種由植物細(xì)菌分泌的天然蛋白來(lái)識(shí)別特異性DNA堿基對(duì)的。TAL效應(yīng)子可被設(shè)計(jì)識(shí)別和結(jié)合所有的目的DNA序列。對(duì)TAL效應(yīng)子附加一個(gè)核酸酶就生成了TALENs。TAL效應(yīng)核酸酶可與DNA結(jié)合并在特異位點(diǎn)對(duì)DNA鏈進(jìn)行切割，從而導(dǎo)入新的遺傳物質(zhì)。相比于ZFNs，TALENs可以靶向更長(zhǎng)的基因序列，并且相對(duì)更容易于構(gòu)建。但是直到現(xiàn)在研究人員也沒(méi)有找到廉價(jià)、可供公眾使用的快速生成大量TALENs的技術(shù)。

在新文章中，Joung和同事開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)為FLASH（快速連接自動(dòng)化固相高通量，fast ligation-based automatable solid-phase high-throughput)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在磁珠上裝配編碼TALEN的DNA片段，借助于外部磁鐵將磁珠保持在原位，通過(guò)液體處理機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化構(gòu)建DNA，在一天內(nèi)可構(gòu)建編碼多達(dá)96種TALENs的DNA序列，每個(gè)TALEN的成本約為75美元。此外，Joung還開(kāi)發(fā)了一種手動(dòng)的FLASH使得實(shí)驗(yàn)室無(wú)需借助機(jī)器設(shè)備即可在一天構(gòu)建24種TALEN序列。在人類(lèi)細(xì)胞中測(cè)試這一系統(tǒng)，研究人員發(fā)現(xiàn)FLASH裝配TALENs能夠成功誘導(dǎo)已知參與癌癥或表觀遺傳學(xué)調(diào)控的96個(gè)靶基因中的84個(gè)基因斷裂。

文章的共同資深作者、Joung 實(shí)驗(yàn)室研究人員Jeffry D. Sander 博士說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)85-90%的FLASH裝配TALENs在人類(lèi)細(xì)胞中具有高度基因組編輯活性，表明我們能夠基本上靶向任何的目標(biāo)DNA序列，其能力大大超越了其他的核酸酶。這種能夠生成靶向所有DNA序列的TALEN的能力將很有可能改變我們對(duì)于基因改造技術(shù)的思維方式，因?yàn)楝F(xiàn)在問(wèn)題不再是你能否靶向你的目的基因，而是你希望靶向和改變哪些基因。”

研究小組還發(fā)現(xiàn)TALEN序列越長(zhǎng)，對(duì)于細(xì)胞產(chǎn)生毒副效應(yīng)的可能性就越小。他們猜測(cè)有可能是因?yàn)樵蕉痰?/SPAN>TALENs越有可能結(jié)合和改變非目標(biāo)基因位點(diǎn)。Joung指出這表明了設(shè)計(jì)較長(zhǎng)TALENs用于未來(lái)研究和潛在治療應(yīng)用的重要性。

2008年，Joung和其他研究機(jī)構(gòu)的同事建立了鋅指協(xié)會(huì)（Zinc Finger Consortium，http://zincfingers.org），旨在生成可廣泛應(yīng)用于研究實(shí)驗(yàn)室的ZFNs遺傳工程技術(shù)?，F(xiàn)在他的研究小組正在探索構(gòu)建學(xué)術(shù)團(tuán)體可獲得的、FLASH構(gòu)建TALENs所需的信息和材料，當(dāng)前可通過(guò)http://TALengineering.org獲取這些工具的信息?；蚪M編輯核酸酶（Gene editing nucleases），包括ZFNs 和 TALENs，在2011年被《自然—方法學(xué)》（Nature Methods）評(píng)為了“年度實(shí)驗(yàn)室技術(shù)”。

Joung說(shuō)：“盡管我相信TALENs易于設(shè)計(jì)，具有更好的靶向范圍將使其成為優(yōu)于ZFNs的選擇，但ZFNs較小的尺寸和它們氨基酸序列較少重復(fù)的特性也將使它們?cè)谀承?yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。就當(dāng)下而言，最重要的就是繼續(xù)開(kāi)發(fā)這兩項(xiàng)技術(shù)?！?/SPAN>