在一项新的研究中，来自美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员利用单分子成像技术对基因组编辑工具CRISPR-Cas9和TALEN进行了比较。他们的实验显示，在基因组中紧密压缩的称为异染色质（heterochromatin）的部分，TALEN的编辑效率是CRISPR-Cas9的5倍。脆弱X综合征、镰状细胞贫血、β-地中海贫血等疾病都是异染色质的遗传缺陷造成的。相关研究结果于2021年1月27日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“TALEN outperforms Cas9 in editing heterochromatin target sites”。

论文通讯作者、伊利诺伊大学香槟分校化学与生物分子工程教授Huimin Zhao说，这项研究增加了证据，表明需要更广泛地选择基因组编辑工具来靶向编辑基因组的不同部分。Zhao说，“CRISPR是一个非常强大的工具，引发了基因工程革命，但它仍然有一些局限性。”

CRISPR是一种可以检测入侵病毒的细菌分子。它可以携带Cas9等几种CRISPR相关酶中的一种，使得它能够在特定位置切割病毒基因组。TALEN可以扫描DNA，寻找并靶向特定基因。CRISPR和TALEN都可以通过基因改造来靶向特定基因，以对抗疾病、改善作物植物特性或用于其他应用。

Zhao和他的同事们使用单分子荧光显微镜直接观察这两种基因组编辑工具在哺乳动物活细胞中的表现。荧光标记的标签使得这些研究人员能够测量CRISPR和TALEN沿着DNA移动并检测和切割靶位点所需的时间。

Zhao说，“我们发现，CRISPR在基因组的不太紧密缠绕的区域中表现更好，但是TALEN可以比CRISPR更好地访问异染色质区域中的基因。我们还观察到，在异染色质区域，TALEN可以比CRISPR有更高的编辑效率，可以比CRISPR更有效地切割DNA并引发DNA变化。”

在多项针对异染色质的实验中，TALEN的编辑效率是CRISPR的5倍之多。Zhao说，这些发现将有助于改进现有的方法来靶向基因组的各个部分。他说，“要么我们可以将TALEN用于某些应用，要么我们可以尝试让CRISPR在异染色质中更好地发挥作用。”

参考资料：

1.Surbhi Jain et al. TALEN outperforms Cas9 in editing heterochromatin target sites. Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-020-20672-5.

2.Genome-editing tool TALEN outperforms CRISPR-Cas9 in tightly packed DNA

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-01/uoia-gtt012521.php

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