基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技术。利用这项技术，可以在基因组中定位一个特定的位点，剪断目标DNA并在该位点插入一个新的基因片段。该项目不仅模拟基因的自然突变，而且对原始基因组进行修改和编辑，真正完成基因编辑。下面由莱德伯特（北京）生物科技有限公司为您介绍一下基因编辑的原理和基因组编辑的技术。

传统的动物育种方法受种源的限制，需要大量的人力、物力和财力，育种过程漫长。而且，不同品种的杂交难度很大，育种成果难以取得突破。

一、基因编辑原理

现代基因组编辑技术的基本原理是相同的，即通过特定的DNA双链断裂激活细胞的自然修复机制，包括非同源末端连接和同源重组修复。

1非同源端部连接是一个低保真度的修复过程。在断裂DNA的修复和重新连接过程中，会发生碱基的随机插入或丢失，导致移帧突变，即基因失活，从而实现靶基因的敲除。如果存在外源供体基因序列，NHEJ机制将其连接到双链断裂DSB位点，从而实现靶向敲除。

同源重组修复是一个相对高保真的修复过程。在具有同源臂的重组供体存在下，通过同源重组过程，供体成员的靶基因球可以完全整合到靶位点，而不会发生随机插入或丢失。如果DSB是在基因的两侧产生的，那么在同源供体的存在下，原始基因可以被替换。

二、基因组编辑技术

目前，基因编辑技术主要有三种，即人工核酸酶介导的锌指核酸酶（ZFN）技术、转录激活效应物核酸酶（TALEN）技术、RNA引导的CRISPR-Cas核酸酶技术（CRISPR-Cas9）。

1、ZFN基因组编辑技术

ZFN技术是第一种基因组编辑技术，其功能是基于锌指蛋白独特的DNA序列鉴定来实现的。1986年，在真核转录因子中首次发现了DNA结合区家族Cys2-His2锌指模块。1996年，Kim等首次将锌指蛋白与核酸酶进行人工连接。2005年，Urnov等人发现一对由四个锌指连接的ZFNs可以识别一个24bp的特异序列，揭示了ZFN在基因组编辑中的应用。

2、TALEN基因组编辑技术

2009年，研究人员在植物病原菌黄单胞菌中鉴定出一种转录激活物样效应物，该蛋白核酸结合域的氨基酸序列与靶基因的核酸序列有较恒定的对应关系。TALE特异识别DNA序列的特性被用来取代ZFN技术中的锌指蛋白。它比ZFN更具可设计性，不受上下游序列影响，具有更广阔的应用前景。

3、CRISPR-Cas9基因编辑技术

TALEN已成功应用于酵母、哺乳动物和植物的特异基因定位。与锌指核酸酶系统相比有较大的应用优势，但仍然有些问题需要解决，如脱靶效应和Talen与基因组的特异性结合，这些问题与染色体定位和相邻序列有关。

三、基因编辑的优势

与传统的基于同源重组和胚胎干细胞技术的基因打靶技术相比，新的基因编辑技术保留了靶向修饰的特点，可以应用于更多的物种，具有效率高、构建时间短、成本低等特点。

四、基因编辑的不足

基因编辑是一项新技术，还存在构建复杂和价格问题。其靶向性限制了其在基因治疗等领域的发展。

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