Nature Methods：如何提高基因组编辑的特异性

　　

生物通报道：ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9是近年来最热门的基因组编辑工具。这些核酸酶可以向基因组中引入位点特异性的双链断裂，然而利用寡核苷酸与目的位点的同源重组进行修复，最终实现对基因组特定位点的改变。

对细胞进行基因编辑有着巨大的应用潜力，但这些技术的安全性还令人忧虑。目前基因组编辑的效率还不够高，脱靶效应大大限制了它们的应用范围，尤其是在临床方面。Nature Methods杂志发表的一项新研究解决了这个问题，大大提高了TALE核酸酶编辑基因组的特异性。

TALE蛋白的奇特之处在于它的DNA结合结构域。与其他DNA结合结构域不同，TALE蛋白的DNA 结合结构域由不同数量的重复单元组成，每一个重复单元特异识别一个DNA碱基对。大多数情况下每个重复单元由34个氨基酸组成，这34个氨基酸中除了第12、13位的氨基酸变化较大之外，其他氨基酸高度保守。这两个不保守的氨基酸被命名为RVD（repeat variable diresidue），决定着TALE重复单元识别的核苷酸种类。（延伸阅读：三篇Cell子刊证实基因编辑的安全性）

TALE蛋白的特异DNA序列识别以及灵活的可组装性，使其在分子生物学领域有着巨大的应用前景。人们可以在此基础上设计和组装任意的TALE单元，去识别目标DNA序列。这一特性已经被用来构造能够特异性切割DNA双链的TALE核酸酶（TALEN），在细胞基因组中进行定点突变、定点敲除等操作。

TALE核酸酶的设计规则很简单，不过这种简单性也使人们难以进一步改善，提高它的活性和特异性。为了突破这样的局限，Sangamo BioSciences公司的研究人员开发了一组拓展型RVD，并用这些RVD来改进TALE的性能。研究显示，新型RVD能够大大减少TALE核酸酶的脱靶效应。

这项研究为人们提供了新RVD及其设计策略，有助于开发更强大的TALE，进一步扩大这一技术在医学和生物技术领域的应用范围。

 

生物通编辑：叶予

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Improved specificity of TALE-based genome editing using an expanded RVD repertoire