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《科学》杂志公布的“2012年度十大科学突破”中，有一项内容是基因组的精密工程。为了便于理解，以下根据个人理解整理相关资料。这一技术如果未来如预测般广泛使用，将带来生物学技术上的革命，不仅对治疗基因性疾病，而且对研究许多基因的功能都具有深远影响。

通常，人们无法确定对高级生物DNA进行修改和删除的最终结果。然而，2012年，名为“转录激活子样效应因子核酸酶”（TALENs）的工具赋予研究人员改变或关闭斑马鱼、蟾蜍、牲畜及其他动物甚至病人细胞中特定基因的能力。这种技术以及其他新兴技术与已有的基因靶向技术一样廉价有效，同时能让研究人员在健康人和病人中确认基因及变异的特定作用。

2012年，基因工程研究者获得了多种强大的新工具，生物学家可以在多种不同物种中使用这一手段。其中一种工具被称为转录因子效应核酸酶（TALENs），TALENs具有破坏或改变斑马鱼、爪蟾和其他动物特定基因的功能。TALENs是一种蛋白质，可选择性切断DNA特定序列，并能选择性修复特定基因。其中一个小组利用该技术研究小型猪心脏疾病模型，其他小组则对大鼠、蟋蟀甚至人类患者来源的细胞进行基因操作。晶体结构分析已部分解释了这种蛋白如何识别并结合DNA特定序列的机制，至少有三个小组找到了制备这种蛋白的快速便宜方法。这些进展将促进该领域快速发展。

这一基因组操作技术在几年前是无法想象的。对于许多高等生物，改变或删除DNA序列具有极大的偶然性，成功率非常低。研究人员难以随意插入新基因或删除旧基因，因此针对特定基因的操作以实现治疗基因性疾病是对人类的巨大挑战。

十年前，锌指核酸酶的发现提供了定位特定基因的技术，研究人员迅速开发了该技术，但锌指核酸酶的制备十分困难，且所有关键技术专利被一个公司垄断。2009年，该领域再次出现突破。两个研究小组发现了可以与DNA重复序列进行一对一匹配结合的转录因子激活效应蛋白，即可操作目标基因的特异蛋白。2012年，研究证明这种蛋白与锌指核酸酶功能类似，但更容易实现且价格更便宜。部分科学家甚至认为这一技术将成为分子生物学的标准技术。

传统的锌指核酸酶存在缺点，使用该技术的难点在于必须为每个新的目标DNA序列重新设计蛋白类型，因为每个特定序列需要特殊的蛋白。这些锌指核酸酶由DNA结合区和DNA切割区两部分组成。TALEN新技术创造性地采用RNA代替蛋白质的DNA结合区，大大简化了技术（制备RNA比蛋白质容易得多）。Cas9是一种天然的细菌防御系统，具有切割DNA的功能。研究人员首先将两种RNAs融合，一种负责结合目标DNA，一种负责结合Cas9蛋白，利用这个系统，他们可以实现切除特定目标DNA序列的目的。研究证明Cas9可以模拟TALEN的功能。现在科学家正尝试将这一系统应用到比细菌更复杂的生物体内。TALEN基因组操作系统是一种非常令人激动的手段，有望代替锌指核酸酶成为基因组操作的核心技术。《科学》杂志的年度评论中将这一技术称为基因组的巡航导弹技术，可见对其寄予厚望。这个比喻十分恰当：在这个导弹系统中，RNA作为导航系统，而Cas9作为弹头。