定向基因编辑改写斑马鱼的DNA

　　斑马鱼是基因研究中一种常用的模式生物。现在科学家可以对它们的基因组进行定向的编辑。

　　据Nature近日报导，在对脊椎动物和人类疾病的研究中，斑马鱼是一种重要的模式生物。它的卵是透明的，在体外孵化，它的繁殖周期很短，生长速度快，这些都意味着，很适合在生物生存的条件下对它的胚胎进行密切研究。而且鱼类是基因行为和功能研究中一种非常有用的模式生物。

　　现在，位于美国明尼苏达州的梅奥诊所的分子生物学家Stephen Ekker领导的一队研究者第一次对斑马鱼的部分基因组进行了个性化的改变，用人造酶将基因序列中的部分特定的DNA剪掉，换上人工合成的DNA。

　　以前，研究者也曾经用锌指核酸酶或吗啉寡聚核苷酸对生存生物的部分特定基因组进行编辑。研究者用锌指核酸酶或TALENs来编辑斑马鱼的DNA，用吗啉寡聚核苷酸来控制基因的行为。TALENs一直被用于细胞培养物中的定向基因组编辑，但是Ekker和他的同事是最早用人造TALENs 在生存的斑马鱼幼体上进行基因组编辑的。

　　与锌指核酸酶或吗啉寡聚核苷酸相比，TALENs有几大优势：它们的价格更低，效率更高――特别是用在发育中的活体上的时候。而且，锌指核酸酶只能指向某种特定的基因系列，而TALENs有可能能够作用于任何DNA序列。吗啉寡聚核苷酸的效果是暂时的，而TALENs能引发永久性的基因变化。而且，TALENs还使研究者可以更快地对引发的变异进行分析――研究团队发现，在某些情况下，甚至可以立刻在注射了TALENs的斑马鱼幼体身上观察到变异。

　　被Ekker和他的同事注入了TALENs的斑马鱼DNA序列中，有一组序列可以让基因打开或关闭。这样，研究者如果立刻启动变异，就可以在斑马鱼的发育早期放大基因的效果;如果在斑马鱼成熟后再启动变异，则可以在其生命的后期放大基因的效果。通常不太可能在生物成熟后放大基因变异的效果，因为基因变异会影响鱼的发育，使它们很难活到成年。

　　伦敦大学学院参与斑马鱼研究的生物学家Jason Rihel说，这项研究开辟了“用斑马鱼进行大量实验的可能性。我们可以直接改写斑马鱼的天然基因序列，从而可以控制基因来修复斑马鱼的复杂疾病。”他补充说，可以用这种模式来考察“特定大脑神经的行为功能。”

　　Ekker说，可以在其他有机体上应用TALENs技术。他说，“虽然我们关注的是斑马鱼，但是这个研究有一个重大的意义，就是这种方法可以应用于其他模式系统，包括大鼠、小鼠、苍蝇和蠕虫。”现在用大鼠等物种进行的研究主要是在体外改变干细胞，然后在完全突变的成年生物体内培养这些干细胞――这种方法无法用来治疗人类的疾病。

　　相反，Rihel发现了TALEN技术应用于人类的可能性：“提到这个不可思议的想法，我首先想到的是，我们也许可以对视网膜进行定向DNA编辑，从而修复人类的致盲基因。”