CRISPR VS TALEN VS ZFN
TALEN、ZFN和CRISPR/Cas的共同点
从分子生物学角度看来，基因定点修饰操作可以分为敲入(knock in)、敲除(knock out)、删失(deletion)及基因融合(gene integration)这几种类型。而其中敲除又有多重敲除(multiplex knockout)和条件敲除(conditional knockout)等特殊类型。这些本质上均是利用非同源末端链接途径(NHEJ)修复和同源重组(HR)修复，联合特异性DNA的靶向识别及核酸内切酶完成的DNA序列改变，其总体模式如图所示。
使用 TALEN、ZFN和CRISPR等技术的分子生物学途径示意图
从其应用的角度来看，近年来TALEN、ZFN和CRISPR/Cas三大基因定点修饰技术已经广泛应用于生命科学与医学的各个方面，包括但不局限于转基因动植物模型的构建、基因治疗及转基因育种等。虽然TALEN、ZFN和CRISPR/Cas三种技术在技术细节上有着各自独一无二的特色，但它们在各类应用中的基本模式却是相似的，例如在转基因大鼠的构建上，三种技术均是以显微注射的方式进入大鼠胚胎的。
使用基因工程学方式构建基因靶向敲除大鼠的示意图
在大鼠胚胎中以显微注射的方式使用TALEN、ZFN和CRISPR等技术进行基因打靶
TALEN、ZFN和CRISPR/Cas的技术特点
虽然TALEN、ZFN和CRISPR/Cas均能用于与基因组定点修饰相关的各类操作，应用范围有很大程度的重合，但是这三种技术有各自不同的技术特点和适用范围(表1)。因此实际操作中，实验者都会根据实际需要选择合适的基因组定点修饰技术方案。
表1 TALEN、ZFN和CRISPR/Cas三种基因定点修饰技术特点的比较
TALEN技术是目前商业化最成功的技术。虽然将单个的TALEN模块进行组装需要大量的分子克隆和测序操作，十分繁琐，但是很多商业公司可以提供组装好的三联密码子TALEN模块，甚至四联密码子TALEN模块，这样就大大缩短了构建TALEN元件的实验周期。不过也正是因为如此，绝大多数实验室都难以自行完成TALEN技术的完整操作，对其推广造成了障碍。
ZFN技术则是最早被广泛使用的基因组定点修饰技术，各大平台均比较完善，有很多可以直接使用的资源。然而由于其自身的三联属性，其设计比TALEN更为繁琐，而且高度依赖于目标序列及其上下游序列，还具有脱靶率高及细胞毒性大等诸多限制性因素。
CRISPR/Cas技术摆脱了合成并组装具有特异性DNA识别能力蛋白模块的繁琐操作，其gRNA的设计和合成工作量远远小于TALEN和ZFN技术的DNA识别模块的构建过程，且毒性远远低于ZFN技术。然而CRISPR/Cas技术也有上下文依赖性，目前只能应用于上游有PAM序列的靶位。
TALEN、ZFN和CRISPR/Cas三大基因组定点修饰技术应用于各个生物医学领域的历史都并不长，但近年来发展无比迅速，积累了大量的网络资源和平台资源。以模式动物果蝇(Drosophila melanogaster)的基因组定点修饰为例，目前可查的基因组定点修饰相关数据库已经多达十七个(表2)。
表2 现有的TALEN、ZFN及CRISPR相关设计数据库资源
（责任编辑：fangqi）
