據報道，一個由美國明尼蘇達州羅徹斯特市梅奧診所研究人員領導的國際研究小組，開發出一種高效的基因組改編方法，可對斑馬魚基因組進行精確定位的剪切替換，用于各種研究目的。該研究首次實現了對斑馬魚基因組分的自定義修改，幫生物醫學家克服了魚類不能作為人類疾病模型的障礙。相關論文發表在今天的《自然》雜志網站上。

在脊椎動物生物學和人類疾病研究中，斑馬魚是主要實驗對象。它們透明、體外受精、生殖周期短、生長迅速，這些特點讓人們能密切跟蹤其活體胚胎發育，研究其基因表達和功能。但在定位基因修改方面，卻效率不高。

研究人員用一種人工改良的酶TALENs（人工轉錄激活因子樣感受器核酸酶），瞄準一段基因序列的目標位置，切下該處DNA片斷，用人工DNA來替換。在研究人員所插入的人工序列中，其中一段還有一個基因開關，能立刻打開或魚成熟后才打開，以檢驗該基因在早期發育和后期生命中的作用。

“利用這種TALENs基因設計工具和合成DNA，能讓魚的基因組產生明確改變。我們能做出僅有幾個核苷酸的小改動，也能在生物基因開關程序中增加特殊序列。”論文高級作者、領導該研究的梅奧診所分子生物學家斯蒂芬·埃克說，“這是首次我們能對斑馬魚基因組進行自定義修改。”

倫敦大學學院發育生物學就詹森·里海爾說：“這種直接修改原有基因序列的能力，讓我們能精確控制相關基因，為復雜疾病造出斑馬魚模型。”

此前也有研究用ZFNs（鋅手指核酸酶）、嗎啉代（一種基因調控分子）和TALENs對活動物基因組進行過定位修改，而埃克和同事首次將人工TALENs用于活斑馬魚幼魚的基因組改編。相比之下，TALENs比ZFNs和嗎啉代有更多優勢：TALENs更加便宜高效；ZFNs只能瞄準特殊序列，而TALENs有能力瞄準任意DNA序列；嗎啉代的功效是暫時性的，TALENs能做出永久性修改，用其做誘導變異分析可以更快，在某些實驗中，他們發現對幼魚注射后立刻就能看到效果。

“據我們所知，這種TALENs工具包也是迄今為止最為活躍的，這對擴大TALENs的應用領域非常重要。”埃克說，該技術還能用在其他生物體中，在干細胞研究中也有應用前景。“雖然我們的研究集中在斑馬魚，在其他模型系統如大鼠、小鼠、蒼蠅和蠕蟲中，該方法也有顯著影響。”