知识分享荟 | 细胞基因治疗系列

2022-08-31 23:52:32 苏州镁伽科技有限公司

从本期开始，我们将分享细胞基因治疗涉及的相关技术。细胞治疗和基因治疗的工艺及技术分为不同的类型，从总的工艺技术角度可以分为三个主要维度，基因相关的、载体相关的和细胞相关的。今天我们分享基因相关系列的第一集-基因编辑技术。

基因编辑技术

第一代：ZFN基因编辑技术

一般认为，基因编辑技术的发展可以分为三代。第一代始于1996年的锌指核酸酶基因编辑技术（ZFN），ZFN由两部分组成，一部分是重复的锌指蛋白（ZF），它可以特异性识别DNA序列（每个锌指蛋白可以识别3个连续碱基对，因而可以通过串联ZF的数量来调整ZFN的识别特异性）。另一部分是FokI内切酶，可以通过二聚化特异性切割目的基因。ZF蛋白和FokI内切酶的核酸酶结构域组合，从而实现基因编辑的目的。目前专利主要被国外公司垄断，因而并未大规模应用。

ZFN 基因编辑技术

第二代：TALEN基因编辑技术

第二代是转录激活子样效应核酸酶TALEN 技术，TALEN技术和ZFN技术类似，也是由两部分组成，一部分是TALE蛋白，可以特异性识别并结合DNA序列，另一部分是与ZFN相同的FokI核酸酶。与每个ZF基序识别3个连续碱基对不同的是，TALE的每个基序只能识别一个碱基对。

TALEN 基因编辑技术

第三代：CRISPR/Cas9技术

第三代是成簇规律间隔的短回文重复序列CRISPR/Cas9技术。该技术也是由两部分组成，一部分是用于识别特定序列的向导RNA，另一部分是用于切割的Cas蛋白。sgRNA与靶序列识别并集合后，Cas蛋白将对靶序列进行切割，从而可以实现基因沉默，基因插入等基因编辑功能，最常见的Cas蛋白是Cas9蛋白。不同于前两种技术，Cas9蛋白切割DNA序列不仅要有与sgRNA同源的区域，还要有PAM序列。

CRISPR/Cas9 技术

三种基因编辑工具对比

这三种基因编辑工具各有优劣，大家可以根据自己的具体应用，进行选择。当然，第三代技术相较于前两代技术，设计更加简单，靶向性更加准确，可以实现RNA编辑，且更易实现多靶点编辑，因而被认为是更具潜力的技术。以下是三种基因编辑工具的对比以及它们在临床和研究中的应用对比。

三种基因编辑工具对比

临床和研究应用对比

关于基因编辑技术的相关内容就介绍到这里啦，下期我们来聊聊质粒相关的实验室以及工艺技术。扫码关注我们，获取更多信息！

参考文献：

1. Expanding the genetic editing tool kit: ZFNs, TALENs, and CRISPR-Cas9. J Clin Invest. 2014 Oct; 124(10):4154-61.

2. Thomas Gaj et al: “ZFN, TALEN and CRISPR/Cas-based methods for genome engineering”. Trends in Biotechnology. 2013 Jul; 31(7): 397–405.

3. Sikandar Hayat Khan: “Genome-Editing Technologies: Concept, Pros, and Cons of Various Genome-Editing Techniques and Bioethical Concerns for Clinical Application.” Mol Ther Nucleic Acids. 2019 Jun 7;16: 326-334.

4. Asad Razzaq* and Ardas Masood: “CRISPR/Cas9 System: A Breakthrough in Genome Editing“Razzaq and Masood, Mol Biol 2018, 7:2

5. Bilal Ahmad Lone et al: “CRISPR/Cas9 System: A Bacterial Tailor for Genomic Engineering”. Genet Res Int. 2018; 2018: 3797214.