近日來自美國麻省總醫院的研究人員開發了一項新技術，利用這一技術他們可以快速生成大量的轉錄激活因子樣效應物核酸酶（transcription activator-like effector nucleases ，TALENs），從而大大提高了研究人員敲除研究基因或改變它們表達的能力。這一研究成果在線發布在4月8日的《自然—生物技術》（Nature Biotechnology）雜志上。

TALENs是一種可靶向特異DNA序列的酶，由于具有一些比鋅指核酸酶(ZFNs)更優越的特點，現在成為了科研人員用于研究基因功能和潛在基因治療應用的重要工具。

“新技術實現了高通量生成TALENs，這將有可能完全改變大量生物學研究的方式，讓所有的研究人員都能快速簡便地靶向敲除任何的目的基因，”文章的共同資深作者、麻省總醫院病理系研究副主任J. Keith Joung博士說。

TALENs是借助于TAL效應子，一種由植物細菌分泌的天然蛋白來識別特異性DNA堿基對的。TAL效應子可被設計識別和結合所有的目的DNA序列。對TAL效應子附加一個核酸酶就生成了TALENs。TAL效應核酸酶可與DNA結合并在特異位點對DNA鏈進行切割，從而導入新的遺傳物質。相比于ZFNs，TALENs可以靶向更長的基因序列，并且相對更容易于構建。但是直到現在研究人員也沒有找到廉價、可供公眾使用的快速生成大量TALENs的技術。

在新文章中，Joung和同事開發了一種稱為FLASH（快速連接自動化固相高通量，fast ligation-based automatable solid-phase high-throughput)的系統，該系統可在磁珠上裝配編碼TALEN的DNA片段，借助于外部磁鐵將磁珠保持在原位，通過液體處理機器實現自動化構建DNA，在一天內可構建編碼多達96種TALENs的DNA序列，每個TALEN的成本約為75美元。此外，Joung還開發了一種手動的FLASH使得實驗室無需借助機器設備即可在一天構建24種TALEN序列。在人類細胞中測試這一系統，研究人員發現FLASH裝配TALENs能夠成功誘導已知參與癌癥或表觀遺傳學調控的96個靶基因中的84個基因斷裂。

文章的共同資深作者、Joung 實驗室研究人員Jeffry D. Sander 博士說：“我們發現85-90%的FLASH裝配TALENs在人類細胞中具有高度基因組編輯活性，表明我們能夠基本上靶向任何的目標DNA序列，其能力大大超越了其他的核酸酶。這種能夠生成靶向所有DNA序列的TALEN的能力將很有可能改變我們對于基因改造技術的思維方式，因為現在問題不再是你能否靶向你的目的基因，而是你希望靶向和改變哪些基因。”

研究小組還發現TALEN序列越長，對于細胞產生毒副效應的可能性就越小。他們猜測有可能是因為越短的TALENs越有可能結合和改變非目標基因位點。Joung指出這表明了設計較長TALENs用于未來研究和潛在治療應用的重要性。

2008年，Joung和其他研究機構的同事建立了鋅指協會（Zinc Finger Consortium，http://zincfingers.org），旨在生成可廣泛應用于研究實驗室的ZFNs遺傳工程技術。現在他的研究小組正在探索構建學術團體可獲得的、FLASH構建TALENs所需的信息和材料，當前可通過http://TALengineering.org獲取這些工具的信息。基因組編輯核酸酶（Gene editing nucleases），包括ZFNs 和 TALENs，在2011年被《自然—方法學》（Nature Methods）評為了“年度實驗室技術”。

Joung說：“盡管我相信TALENs易于設計，具有更好的靶向范圍將使其成為優于ZFNs的選擇，但ZFNs較小的尺寸和它們氨基酸序列較少重復的特性也將使它們在某些應用中具有優勢。就當下而言，最重要的就是繼續開發這兩項技術。”