介绍

设计生物系统和生物体的能力在基础科学、医学和生物技术领域具有巨大的应用潜力。有助于精确编辑内源基因组位点的可编程序列特异性核酸内切酶现在可以系统地询问遗传元件和因果遗传变异^1、2在广泛的物种中，包括那些以前无法进行遗传处理的物种^{3 – 6}。近年来出现了许多基因组编辑技术，包括锌指核酸酶 (ZFNs) ^{7 – 10}、转录激活因子样效应核酸酶 (TALENs) ^{10 – 17}与RNA引导的CRISPR-CAS核酸酶系统^{18 - 25}。前两种技术使用将核酸内切酶催化结构域连接到模块化 DNA 结合蛋白的策略，以在特定基因组位点诱导靶向 DNA 双链断裂 (DSB)。相比之下，Cas9 是一种由小 RNA 引导的核酸酶，通过 Watson-Crick 碱基配对与目标 DNA ^{26 – 28} (图。1)，代表了一个明显更容易设计、高度特异性、高效且非常适合各种细胞类型和生物体的高通量和多重基因编辑的系统。

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图1

RNA 引导的 Cas9 核酸酶的示意图。来自化脓性链球菌（黄色）的 Cas9 核酸酶通过由 20-nt 引导序列（蓝色）和支架（红色）组成的 sgRNA靶向基因组 DNA（例如显示的是人类EMX1基因座）。引导序列与 DNA 靶标（顶部链上的蓝色条）配对，直接位于必需的 5'-NGG 相邻基序（PAM；粉红色）的上游。Cas9 介导 PAM 上游 ~3 bp 的 DSB（红色三角形）。