鋅指核酸酶技術

基本原理

特異性DNA識別結構域——多個串聯的鋅指鋅指核酸酶技術一個比較出彩的地方在於它選取的是能夠特異性識別三聯體DNA片段的鋅指基序(motif)而不是鹼基作為識別特定DNA序列的基本單位[1,10]。這種做法除了在思路上超越轉座子和同源重組以外，還具有很多好處。

首先，鋅指核酸酶（化學本質是一種蛋白質）比用於同源重組的DNA序列具有更強的穩定性，無論是從自身被降解角度還是從與靶DNA序列的結合角度考慮。其次，鋅指磷酸酶技術的可操作性相當強。為了說明這一點，我們先計算一下常規寡核苷酸鏈大約需要多長才能較好地與目的序列互補。設這個長度為n，由於人類基因組全長約30億個鹼基對，每個鹼基位置有4種選擇（A、T、G、C），於是4n=3×1010解得n≈15.7。也就是說寡核苷酸鏈的長度大約為15~16個核苷酸時可以保證識別的序列在人類基因組中只出現一次。而如果用鋅指基序作用識別的基本單位的話，大約需要5~6個鋅指串聯，這在操作上是可行的。而建立一個包含了所有可能出現序列的鋅指庫只需要構建大約43=64種鋅指。另外，鋅指結構與DNA的強親和性一定程度上使得鋅指核酸酶的特異性作用更加突出。

DNA重組功能結構域——核酸酶或其他功能性蛋白質

最經典的鋅指核酸酶是將一個非特異性的核酸內切酶FokI與含有鋅指的結構域進行融合，其目的自然是對特定序列進行切割。被切開的DNA可以由切除的修復機制使切開處的單鏈部分被刪除，然後又重新接到一起。理論上講，我們可以利用這種方法完成對染色體上特定片段的刪除，從而達到構造突變體或完成治療的工作。

市場現狀

作為一種可能在臨床中得到廣泛套用的朝陽技術，鋅指核酸酶技術從一開始就被Sangamo生物公司所壟斷，該公司只與部分科研機構合作[16,17]。近期，J. Keith Joung帶領的由8個實驗室組成的協會提出了製造鋅指核酸酶的開源方式，並建立了66個鋅指庫，以特異性地針對不同DNA，這對Sangamo生物公司的壟斷形成了一定的威脅[17,18]。對於高科技產業——尤其是研發成本投入較大的生物技術產業——來說，技術創新的成果往往是一柄雙刃劍，它既可能給該技術的最初研發者以利潤回報，也可能給最初研發者的競爭者（即後來者）以利潤回報。就目前的鋅指核酸酶技術來說，它與大規模的臨床套用甚至是實驗室研究尚有很大距離，這時對於技術的封鎖儘管保證了先行者的市場份額，但這個市場份額實在微不足道，就連經典意義上的基因治療也存在市場化的瓶頸[19,20]。相反地，基礎研究由於技術封鎖受到了很大限制，獨處藍海的創新者卻沒有能力開拓這片藍海。與此相比，PCR的發明者Mullis無疑是一個成功，而iPS發明者山中伸彌在iPS技術成熟之前也面臨著類似的挑戰。

總結

綜上所述，鋅指核酸酶技術讓我們看到了靶向性重組人類基因組的希望，也正是這一點才能使得浩如煙海的基礎研究成果，真正具有它的基因治療意義。從讀懂基因組到重組人類基因治療疾病談何容易？而鋅指核酸酶的貢獻則相當於在這座橋樑的最後部分填了一塊磚。

鋅指核酸酶技術

基本介紹

基本原理

市場現狀

總結

參考文獻

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