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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，繁殖周期短，生长速度快，这些特点使得在生物生存条件下对其胚胎进行密切研究非常合适。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领导的研究团队首次对斑马鱼的部分基因组进行了个性化改变，利用人造酶将基因序列中的特定DNA片段剪掉，并替换上人工合成的DNA。

以前，研究者曾使用锌指核酸酶或吗啉寡聚核苷酸对活体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行为。TALENs此前已被用于细胞培养物中的定向基因组编辑，但Ekker及其同事是首个利用人造TALENs在活体斑马鱼幼体上进行基因组编辑的团队。

与锌指核酸酶或吗啉寡聚核苷酸相比，TALENs具有几大优势：成本更低，效率更高——特别是在发育中的活体上使用时。此外，锌指核酸酶只能靶向特定的基因序列，而TALENs理论上可以作用于任何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使研究者能够更快地分析引发的变异——研究团队发现，在某些情况下，甚至可以在注射TALENs的斑马鱼幼体身上立即观察到变异。

被Ekker及其同事注入TALENs的斑马鱼DNA序列中，有一组序列可以控制基因的开启或关闭。这样，研究者如果立即启动变异，就可以在斑马鱼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，则可以在其生命后期放大基因效果。通常很难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，使其难以存活到成年。

伦敦大学学院从事斑马鱼研究的生物学家Jason Rihel表示，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，从而控制基因以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，TALENs技术可以应用于其他生物体。他说，“虽然我们关注的是斑马鱼，但这项研究的一个重要意义在于，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。”目前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——这种方法无法用于治疗人类疾病。

相反，Rihel发现了TALEN技术应用于人类的潜力：“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。”