Page 161 - 动物生物技术与繁殖研究

第六章 人类疾病动物模型的发展

蛋白 M 基因敲除掉。虽然该技术被成功地应用于兔基因修饰，但其缺点也是显
而易见的，ZFN 可识别的目标序列识别位点较少，想要制备出特异性强的 ZFN
需要进行大量的筛选工作花费大量时间，从而限制了 ZFN 相关技术的发展。

2. 转录激活因子样效应核酸酶（TALENs）
2009 年，TALEN 最初被发现于黄单胞菌中，是一种分泌蛋白，可以识别特
异性碱基。研究人员根据相应特性将该蛋白与核酸酶组合在一起形成了 TALENs
国。该系统与 ZFN 一样，被设计与 FokI 核酸酶结合来切割目标基因，但其特

异性要比 ZFN 高很多，在 2013 年 TALENs 技术首次被利用敲除掉兔 R4G1 和
ZMG2 基因，基因敲除效率较高，RAG1 和 RAG2 分别达到 94% 和 100%。2017
年 Li 等利用 TALEN 技术产生了赖氨酸代谢异常的赖氨酸血症兔。在 2021 年
Koike 等期通过 TALENs 在兔中敲入人 4P04 〃基因，在高胆固醇食物的诱导下

患有粥样动脉硬化的兔的比例明显降低。虽然基因编辑的效率有明显的改善，但
与 ZFNs 一样，TALENs 也依赖于蛋白质与 DNA 之间的识别，因此也需要根据
不同目标基因进行设计和组装，较为繁琐。
3. 成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）和相关 Cas 蛋白（Cas9）

CRISPR-Cas 系统是细菌中适应性免疫系统的一部分，用于防御质粒和噬菌
体的入侵。2014 年，Zhang 等发现，CRISPR 系统中的 Cas 蛋白是一种依赖于
RNA 的 DNA 内切酶，可使得双链 DNA 特异性断裂，CRISPR 的出现极大地推
动了基因编辑技术的发展，它们的出现也标志着精准基因编辑时代的开始。

CRISPR 技术于 2013 年首次应用于哺乳动物基因组，随后扩展到不同的细
胞系以及哺乳动物。展现的较高的效率和精准度，并被应用于多个生物学领域。
2014 年 Yang 等首次利用该系统去产生基因修饰兔，在这项研究中，研究人员发现
CRISPR/Cas9 在兔胚胎中的敲除效率高达 100%，在兔幼崽中的效率高达 84%。

4. 碱基编辑（Base Editor）
在目前已知的遗传疾病中，大部分都是由于单碱基突变引起的。因此如何
修复遗传疾病中的单碱基突变一直是人们的研究热点。基于此目的，在 2021 年
Huang 等开发出不需要产生双链断裂末端（DSB）就可进行精准点突变的单碱基

编辑系统。将改造后缺失酶切活性的 dCas9 与胞嘧啶脱氨酶结合，可将胞嘧啶转
变为尿嘧啶，尿嘧啶在 DNA 复制时会转换为胸腺嘧啶，从而实现 C 到 T 的转换。
2018 年 Liu 等首次利用碱基编辑器改造兔，成功培育了包括白化病、早衰症、

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