基因组编辑是一种利用工程核酸酶在特定基因组位置诱导双链断裂 (DSB) 的方法,以便利用细胞内源性 DNA 修复机制引入基因组修饰 [ 1 , 2 ]。DSB 形成后,细胞将利用两种修复机制中的一种——非同源末端连接 (NHEJ) 和同源性依赖性修复 (HDR),这两种机制均可用于诱导 DNA 变化 [ 3 , 4 ]。在 NHEJ 过程中,细胞将 DNA 的断裂末端重新连接在一起——这个过程很快但往往不准确,修复后的链通常包含小的突变,表现为小的缺失和插入 [ 5 , 6 ]。在基因组编辑中,NHEJ 用于通过功能丧失突变来灭活基因功能。HDR 是一个更复杂的过程,需要供体 DNA 与断裂的两侧都具有同源性。在 HDR 中,细胞处理 DSB 的末端,留下 3′突出端,这些突出端侵入供体 DNA 的同源位点,将其用作 DNA 合成的模板,从而纠正断裂并使其与供体 DNA 相同 [7]。虽然在自然界中,供体 DNA 是姐妹染色单体,但在基因组编辑中,外源 DNA 被引入细胞,作为模板,将所需的变化引入基因组 [8](图 1)。多年来,已有多种类型的工程核酸酶被用于诱导基因组编辑所需的 DSB,包括