A003.基因型鉴定

动物模型是现代生命科学研究的重要工具，在基因功能研究、人类生理和病理研究及新

药研发中起着不可替代的作用。近年来，制备动物模型的基因修饰技术层出不穷，包括传统

ES打靶、TALEN和最新的CRISPR/Cas9基因敲除新技术。这三种技术的原理、特点和优缺点

作系统的介绍和对比。

1、传统ES打靶基因敲除：

技术成熟、修饰准确、效果稳定，但制作周期长达一年

世界上所有重要的的小鼠动物模型均通过基于胚胎干细胞的同源重组技术制备。尽管新

兴核酸酶敲除技术如ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9等相继出现，但基于胚胎干细胞的同源重组

技术依然是唯一可以满足所有基因组修饰要求的技术。

基因打靶就是通过同源重组技术将外源基因定点整合进基因组上某一确定的位点，以达

到定点修饰改造染色体上基因的目的。基因打靶技术目前已被广泛认为是一种理想的特定修

饰与改造生物体遗传物质的最佳方法，其中包括了多种不同的基因敲除和敲入系统，特别是

条件性和诱导性基因打靶系统的建立，使得对基因在时间和空间上的靶位修饰更加明确、效

果更加精确可靠。

2、TALEN基因敲除：

周期短，但存在马赛克现象和脱靶现象

TALEN技术是一种过渡时期的基因敲除工具。植物细菌中的TAL蛋白的核酸结合域的氨

基酸序列与其靶位点的核酸序列有恒定的对应关系。利用TAL的序列模块，可组装成特异结

合任意DNA序列的模块化蛋白，从而达到靶向操作内源性基因的目的，它可以视为ZFN方

法的延续版本，操作简单方便。但因为脱靶的问题，利用TALEN技术进行小鼠的基因修饰仍

然无法取代传统技术，Cas9系统出现后使用也越来越少。

3、CRISPR/Cas9基因敲除：

周期短，但存在马赛克现象和脱靶现象

CRISPR/Cas9（ClusteredRegularlyInterspacedShortPalindromicRepeats）是最新出现的一

种由Cas核酸酶对靶向基因进行特定DNA修饰的技术。CRISPR是细菌和古细菌为应对病

毒和质粒不断攻击而演化来的获得性免疫防御

机制。在这一系统中，crRNA（CRISPR-derivedRNA）通过

碱基配对与tracrRNA（trans-activatingRNA）结合形成双

链RNA，tracrRNA/crRNA复合体指导Cas9蛋白在crRNA引导剪切双链DNA。CRISPR/Cas9

系统能够对小鼠和大鼠基因组特定基因位点进行精确编辑。随着该系统的不断改进，Cas9

基因敲除技术的优势更加明显。