TALENs(transcriptionactivator-like(TAL)effectornucleases)的中文名为转录激活因子样效应物核酸酶，是基因组编辑核酸酶三大类之一。它是实现基因敲除、敲入或转录激活等靶向基因组编辑的里程碑。
中文名
talens
外文名
transcriptionactivator-like(TAL)effectornucleases)
特点
比锌指核酸酶(ZFNs)更优越
功能
研究基因功能和潜在基因治疗应用
研发者
美国麻省总医院
前景
基因组修饰技术
7实际应用
TALENs中文名是转录激活因子样效应物核酸酶，TALENs是一种可靶向修饰特异DNA序列的酶，它借助于TAL效应子一种由植物细菌分泌的天然蛋白来识别特异性DNA碱基对。TAL效应子可被设计识别和结合所有的目的DNA序列。对TAL效应子附加一个核酸酶就生成了TALENs。TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割，从而导入新的遗传物质。[1]
TALENs由于具有一些比锌指核酸酶(ZFNs)更优越的特点，现在成为了科研人员用于研究基因功能和潜在基因治疗应用的重要工具。是目前较有发展前景的基因修饰技术。
最早关于TALE蛋白的研究始于AvrBs3，其特异识别DNA碱基的特性直到2009年才首次得到应用。该应用研究发表在Science杂志上。同年人们彻底搞清了TALE的识别规则，并且在随后的2014年CELL杂志上发表了其特异识别的原理。自TALE序列被完全解译以后，其应用逐渐普及开来。
自TALEN技术正式发明以来，TALEN的特异性切割活性在酵母、拟南芥、水稻、果蝇及斑马鱼等多个动植物体系和体外培养细胞中得以验证。2013年，首尔国立大学化学系和国家基因工程创新举措研究中心的Kim课题组建立了一个全基因组规模的TALEN体系。他们系统地选取了人类基因组中高度特异性的序列作为靶点以避开脱靶效应。通过高通量克隆体系，一次性构建了近2万个编码蛋白基因的TALEN质粒。这项研究中，他们以一种巧妙的方式优化了TALEN质粒的结构，以检测插入靶点后质粒对应位置上eGFP的表达的方式检测TALEN靶点插入成功率。通过研究不同间隔序列下特定靶点插入效率，从而得出最佳TALEN体系结构。[2]
2014年2月，北京大学生命科学学院魏文胜课题组依托于一种自主研发的TALE蛋白组装技术完成了全部TALE元件的解码工作。
2010年至今，TALEN技术已被全球范围内各实验室使用。服务公司更如雨后春笋般大量涌现，如GeneCopoeia等。
相比于传统的锌指核酸酶(ZFNs)技术，TALENs具有独特的优势：设计更简单，特异性更高。缺点有：具有一定细胞毒性，模块组装过程繁琐，一般需要求助于外包公司。[3]但TALEN技术仍然是科研人员用于研究基因功能和潜在基因治疗应用的重要工具。[1]
TALENs充分利用植物病原菌黄单胞菌(Xanthomonas)自然分泌的蛋白---即激活因子样效应物(TALeffectors,TALEs)---的功能：该蛋白能够识别特异性DNA碱基对。人们可以设计一串合适的TALEs来识别和结合到任何特定序列，如果再附加一个在特定位点切断DNA双链的核酸酶，就可以构建出TALEN，利用这种TALEN就可以在细胞基因组中引入新的遗传物质。相对锌指核酸酶(zinc-fingernuclease,ZFN)而言，TALEN能够靶向更长的基因序列，而且也更容易构建。但是直到现在，人们一直都没有一种低成本的而且公开能够获得的方法来快速地产生大量的TALENs。[4]
利用外部磁铁将编码TALEN的DNA片段放置在磁珠上，然后组装这些片段，从而允许利用液体操作机器人(liquid-handlingrobot)操纵这些组装好的DNA片段从而自动化构建TALEN，每天最多能够构建出96个TALEN，并且每个TALEN所需的成本大约为75美元。[4]
研究人员证实TALENs可在爪蟾胚胎中以可靠的高效率诱导体细胞突变，且这些突变可通过种系传播遗传下去。研究人员改良了TALEN组装的“金门”策略，生成了更适合于RNA转录的产物，并通过显微注射到爪蟾胚胎中。研究人员构建了八对TALENs靶向8个爪蟾基因，证实所有均导致了靶向位点缺失突变，效率高达95.7%。此外，研究人员还证实TALENs诱导的突变可以非常高效地通过种系传递至F1代爪蟾。结合简单可靠的PCR技术检测TALEN诱导的突变，新研究结果表明TALENs是爪蟾中靶向性基因编辑或敲除的一种有效的工具。[4]
基于TALE的基因组编辑技术已经被广泛作用于基因敲除、敲入、转录激活等。GeneCopoeia公司提供TALEN以及最新基因修饰技术CRISPR/Cas9的设计、载体构建、功能验证等服务。
江苏省医药动物实验基地转基因中心基于TALENS和锌指核酸酶ZFN技术建立了快速体细胞基因重组和小鼠敲除技术，可在3个月内获得基因敲除小鼠或是体细胞重组克隆。
参考资料
1.中科院，港中大PNAS基因编辑研究新成果．分析测试百科网[引用日期2012-12-22]
2.AlibraryofTALeffectornucleasesspanningthehumangenome.．NCBI．2013-03-31[引用日期2014-05-13]
3.Geneticcorrectionusingengineerednucleasesforgenetherapyapplications．Willeyonlinelibrary．2013-12-11[引用日期2014-05-13]
4.一种快速组装基因编辑分子TALEN的方法．生物无忧[引用日期2012-12-22]
