CRISPR和TALEN技術(shù)都已成功應(yīng)用于體外細胞培養(yǎng)和模式動物，兩者都可以用來進行基因敲除、點突變或者片段敲入，但方法各異且各有優(yōu)缺點。

作用機制

• CRISPR

  CRISPR系統(tǒng)利用位點特異性的引導(dǎo)RNA（gRNA）使Cas9核酸酶靶向切割基因組DNA形成雙鏈斷裂。靶向序列長度通常約為20 bp，即便是含有幾個錯配堿基也可以被識別和切割。

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• TALEN

  TALEN系統(tǒng)使用一對嵌合蛋白，每個嵌合蛋白由FokI核酸酶結(jié)構(gòu)域和TAL DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（識別特異性序列）組成。這對蛋白可以結(jié)合基因組中的一對靶位點，每對約18 bp，中間間隔區(qū)為14-20 bp。一旦結(jié)合DNA，這對蛋白上的Fokl核酸酶結(jié)構(gòu)域可以形成二聚體，繼而導(dǎo)致在兩個靶位點之間的間隔區(qū)內(nèi)產(chǎn)生DNA切割。

靶向效率

CRISPR和TALEN介導(dǎo)的基因組編輯技術(shù)都具有良好的效率，但是效率會因應(yīng)用類型、物種和細胞類型不同而異。一般而言，CRISPR比TALEN能更有效地誘導(dǎo)DNA切割。

脫靶效應(yīng)

CRISPR gRNA靶向序列大約為20 bp，而TALEN對結(jié)合的靶序列總共約36 bp。此外，Cas9/gRAN復(fù)合物對序列錯配具有更高的耐受性（高達5 bp）。因此，TALEN介導(dǎo)的切割比CRISPR具有更高的特異性，在基因組中產(chǎn)生脫靶切割的可能性極低。相反，盡管CRISPR介導(dǎo)的敲除小鼠有較低的脫靶頻率，但是在細胞系中已經(jīng)有關(guān)于CRISPR脫靶效應(yīng)的報道。通過使用與雙gRNA配套的Cas9缺刻酶（Cas9突變體，僅含有一個催化核酸酶結(jié)構(gòu)域，比如Cas9_D10A和Cas9_H840A），可以在緊靠靶區(qū)域附近產(chǎn)生兩個單鏈DNA缺刻，在靶區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生雙缺刻DSB（雙鏈斷裂），這些缺刻會被重新修復(fù)。雙gRNA將靶序列擴展至約40 bp，從而使脫靶效應(yīng)最小化。

靶點要求

基因組中幾乎所有序列都可以作為TALEN靶位點。相比之下，CRISPR靶位點的選擇受gRNA靶序列3'末端PAM序列（通常為NGG）的限制。對于基因敲除來說，這并不是障礙，因為基因中會有多個潛在有效的靶位點。但是，在基因的特定位置產(chǎn)生特異性的突變或者插入則存在一定的影響。為了使用CRISPR精確編輯基因組中的特定位點，可以將同源重組Donor載體或含有預(yù)期編輯序列和同源臂的長寡核苷酸，與gRNA和Cas9一起轉(zhuǎn)運至細胞中，以便在靶位點處指導(dǎo)HDR（同源定向修復(fù)）介導(dǎo)的DNA修復(fù)。

在線設(shè)計同源重組Donor載體

簡易性

在簡易性方面，與TALEN相比，CRISPR有幾個方面的優(yōu)勢。首先，載體構(gòu)建方面，CRISPR系統(tǒng)僅需構(gòu)建短gRNA，因為Cas9/gRNA復(fù)合物的靶向依賴于簡單的RNA/DNA雜交，而TALEN系統(tǒng)需要重新設(shè)計每個蛋白-DNA相互作用獨特的TAL DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。TALEN每個靶位點總是需要兩個載體，因此，gRNA比TALENs更便宜且更容易設(shè)計和構(gòu)建。不過，TALEN預(yù)制識別模塊（如VectorBuilder系統(tǒng)中內(nèi)置的模塊）能夠大大減少構(gòu)建TALEN載體的工作。其次，對于一些應(yīng)用，如注射小鼠胚胎，Cas9蛋白和gRNA可以通過直接注射，但TALEN不能。第三，CRISPR能夠廣泛應(yīng)用于遺傳篩選實驗，可以高通量地輕易構(gòu)建數(shù)千種不同的gRNA以形成CRISPR篩選文庫。