北大近年來首篇NatureMethods文章

　　Nature Methods雜志是Nature出版社旗下的著名期刊之一，也是方法學領域的權威刊物，主要刊載具有創新性的技術進展，在去年之前，大陸學者在此刊物上發表的技術文章僅有3篇。近期來自北京大學生科院，加州大學洛杉磯分校的研究人員在這一著名期刊上發表了題為“TALEN-mediated precise genome modification by homologous recombination in zebrafish”的文章，獲得了備受關注的技術：TALEN的新進展，這也是近年來北京大學的首篇Nature Methods文章。

　　文章的通訊作者是北京大學生科院張博(Bo Zhang)教授，以及加州大學洛杉磯分校的林碩(Shuo Lin)教授，其中張博教授獲得過不少斑馬魚研究方面的重要成果，曾成功突變了7個斑馬魚內源基因，其中大部分基因的突變效率大于30%，有3個基因的突變效率更是接近100%，并且近年以通訊作者也在Nat. Biotechnol，PNAS等高水平雜志發表論文多篇，獲國家自然科學獎二等獎與中國高校科學技術獎一等獎。

　　斑馬魚(Danio rerio)是進行發育生物學研究的理想模式脊椎動物。不少重要的科學發現就來自于這種小動物，張博教授研究組主要以其功能基因組研究手段為切入點，進行基因功能以及表達調控機制的研究。此次這項研究則主要聚焦于目前一種備受關注的技術在斑馬魚同源重組中的精確基因組修改。

　　這種技術就是TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) ，這是一種人工改造的限制性內切酶，是將TALE的DNA結合域與限制性內切酶 (FokⅠ) 的DNA切割域融合而得到。由于TALE的DNA結合域中的重復氨基酸序列模塊可以與單堿基發生特異性結合，因此理論上可以任意選擇靶DNA序列進行改造，是一種非常有效的基因組改造工具酶。

　　由于TALEN在細胞中與基因組的靶位點結合，形成二聚體發揮內切酶活性，導致左右TALEN的spacer區域發生雙鏈DNA斷裂(DSB，Double-Strand Breaks)，從而誘發DNA損傷修復機制。細胞可以通過非同源性末端接合機制(NHEJ, Non-homologous End Joining)修復DNA。NHEJ修復機制并不精確，極易發生錯誤(缺失/插入)，從而造成移碼突變，因此可以達到基因敲除的目的。

　　2012年Science十大科學突破中提到了這種技術，指出這種方法相比ZFNs和 morpholinos具有幾個優勢：它們更便宜、更有效，尤其是以一種開發活性形式應用時。ZFNs只能靶向特異序列，而TALENs有潛力對任何的 DNA序列起作用。Morpholinos的效應是短暫的，而TALENs可造成永久性的改變。

　　以斑馬魚為研究對象，在最新這項研究中，研究人員提出TALENs在斑馬魚同源重組的靶向基因敲除能實現精密基因組改造。他們將TALEN的 mRNAs，以及一種帶有長同源臂(靶向酪氨酸羥化酶)的供體載體共同注射到斑馬魚卵細胞中，結果發現這種有效的基因修改能通過生殖系傳遞。此外研究人員還通過靶向另外兩種基因，證實了這一點。

　　這不僅提出了一種基因工程的新方法，而且帶有dsDNA供體的斑馬魚同源重組，也拓展了這種模式動物的應用前景。