Nucleic Acids Research：提高基因组编辑效率的新方法

ZFN、CRISPR/Cas9和TALEN都被证明是有效的基因组编辑工具。现在，科学家们利用简单的核酸适体（aptamer）进一步提高了这些工具的性能。

锌指核酸酶ZFN，类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)和最近大热的CRISPR/Cas9系统，可以帮助研究者们进行位点特异性的基因组编辑。这些方法向基因组中引入位点特异性的双链断裂，然后利用寡核苷酸与目的位点的同源重组进行修复，从而实现对基因组特定位点的改变。目前，这类技术在基因分析中越来越重要，但同源重组的频率较低，阻碍了这些技术在许多细胞类型中的应用。

美国乔治亚理工学院的副教授Francesca Storici与同事开发了一种由核酸适体引导的新基因打靶方法（AGT），这种方法能够大大提高供体序列的同源重组率，文章发表在Nucleic Acids Research杂志上发。

“在减数分裂的过程中，两个同源染色体之间的DNA重组率很高，因为它们聚集在一起。而有丝分裂细胞中，两个姐妹染色单体的DNA重组也很有效，因为它们离得很近，” Storici解释道。“我们希望利用核酸适体，将供体序列带到目标序列附近的区域，在正确的位点促进重组事件的发生。”

为此，Storici的研究团队构建了一个双功能的DNA寡核苷酸，这种寡核苷酸由供体序列和一个核酸适体组成。核酸适体是指能够与目标分子（例如蛋白）高亲和力结合的短核酸序列。如果核酸适体能够结合基因组编辑位点附近的DNA结合蛋白，就可以将供体序列带到需要编辑的基因组区域。

研究人员将归位内切酶（Homing Endonuclease）I-SceI的识别位点插入到酵母的TRP5基因中，将这种酶的切割位点作为基因编辑的目标。然后，他们选用了能够结合I-SceI的核酸适体，构建包含野生型TRP5的供体序列。

研究显示，将这一序列转染到酵母细胞中以后，TRP5基因的矫正率比对照组提高了32倍。随后研究人员又在人类胚肾细胞中（HEK-293）进行了类似的实验，结果核酸适体将基因矫正率提高了16倍。

下一步，Storici实验室的研究人员将会继续寻找亲和力更高的DNA适体，并探索用RNA替代DNA构建双功能寡核苷酸的可能。“此前的研究显示，RNA有修复DNA断裂和传递遗传信息到染色体DNA的能力，这意味着RNA肯定也可以作为一种供体分子，”Storici说。使用和调控RNA适体，可以进一步提高基因打靶的效率，拓宽这种方法的应用范围。