生物技術(shù) 基因組編輯 第1部分術(shù)語(yǔ) 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX生物技術(shù)基因組編輯本文件定義了與基因組編輯技術(shù)相關(guān)的術(shù)語(yǔ)。本文件適用于跨物種基因組編輯的一般用途。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。本文件沒(méi)有規(guī)范性參考資料。3術(shù)語(yǔ)和定義ISO和IEC標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)：3.1基因組編輯概念3.1.1基因編輯geneediting通過(guò)核酸損傷、修復(fù)機(jī)制、復(fù)制或重組等技術(shù)手段，在基因組工程中（3.1.3）將位點(diǎn)特異性修飾整合到一個(gè)或多個(gè)基因中的方法。3.1.2基因組編輯genomeediting通過(guò)核酸損傷、修復(fù)機(jī)制、復(fù)制或重組等技術(shù)手段，在基因組工程中（3.1.3）將位點(diǎn)特異性修飾整合到基因組DNA中的方法。GB/TXXXXX—XXXX2圖1基因組編輯技術(shù)/工具示例3.1.3基因組工程genomeengineering通過(guò)人為引入改變對(duì)基因組核酸進(jìn)行修飾的過(guò)程。注：基因編輯(3.1.1)和基因組編輯(3.1.2)是基因組工程中采用的技術(shù)手段。3.1.4脫靶off-target基因組編輯脫靶?；蚪M編輯過(guò)程中，與預(yù)定靶點(diǎn)不同的基因組位置和/或核酸序列（3.1.6）。注：編輯脫靶屬于非預(yù)期編輯（3.3.7）。3.1.5特異性specificity基因組編輯靶向特異性。編輯劑或操作程序僅作用于預(yù)定靶點(diǎn)的程度（3.1.6）。3.1.6靶點(diǎn)target基因組編輯靶點(diǎn)?；蚪M編輯(3.1.2)過(guò)程中被有意結(jié)合、修飾或切割的核酸序列。注：相關(guān)術(shù)語(yǔ)見脫靶(3.1.4)、Cas核酸酶靶點(diǎn)()、大范圍核酸酶靶點(diǎn)()，megaTAL靶點(diǎn)GB/TXXXXX—XXXX33.2基因組編輯工具3.2.1通用工具修復(fù)模板repairtemplate用于引導(dǎo)細(xì)胞DNA修復(fù)途徑在靶點(diǎn)或其附近引入特定DNA序列變化的核酸序列(3.1.6)。位點(diǎn)導(dǎo)向DNA修飾酶site-directedDNAmodificationenzyme能夠在特定DNA序列上實(shí)現(xiàn)修飾功能的酶類。位點(diǎn)導(dǎo)向核酸酶site-directednuclease序列特異性核酸酶。能夠在核酸聚合物的特定序列處切割相鄰核苷酸之間磷酸二酯鍵的酶。3.2.2CRISPR特異性Cas核酸酶CasnucleaseCRISPR相關(guān)核酸酶。CRISPR系統(tǒng)的組成元件，能夠破壞核苷酸之間的磷酸二酯鍵。注：部分（非全部）Cas核酸酶需與向?qū)NA（gRNA，)相互作用。相關(guān)術(shù)語(yǔ)見CRISPRRNA（crRNA，)、單向?qū)В╯gRNA，)和反式激活crRNA（tracrRNCas核酸酶靶點(diǎn)Casnucleasetargetsite的靶向引導(dǎo)序列互補(bǔ)雜交區(qū)域的核苷酸序列。crRNACRISPRRNA包含靶序列(3.1.6)互補(bǔ)區(qū)及與Cas蛋白相互作用序列的多核糖核苷酸，可選擇性結(jié)合反式激活crRNA（tracrRNA）。注1：根據(jù)CRISPR系統(tǒng)的不同，crRNA是向?qū)NA（gRNA，3.2.2.注2：在一些CRISPR系統(tǒng)中，一部分crRNA將與反式激活crRNA（tracrRNA例如Cas9）進(jìn)行堿基配對(duì)。在不需要），向?qū)NA（guideRNA，gRNA)能夠與Cas核酸酶()或變體有效結(jié)合并引導(dǎo)其靶向特定序列(3.1.6)的多核糖核苷酸。注1：見CRISPRRNA（crRNA，)、反式激活RNA（tracrRNA，）和向?qū)NA（sgRNA注2：對(duì)于Cas9類蛋白，天然gRNA由賦予序列特異性的crRNA和具有激活蛋白功注3：Cas9的sgRNA是人工設(shè)計(jì)的多核糖核苷酸，通過(guò)連接肽將crRNA與tr注4：在某些情況下，多核糖核苷酸被化學(xué)修飾，例如對(duì)磷酸二酯鍵、堿GB/TXXXXX—XXXX原間隔序列相鄰基序protospaceradjacentmotif（PAM）位于靶核酸區(qū)域、引導(dǎo)Cas核酸酶()或變體結(jié)合所需的短核苷酸基序。核糖核蛋白復(fù)合體ribonucleoprotein(RNP)由蛋白與RNA結(jié)合的復(fù)合體。注：在CRISPR基因組編輯（3.1.2）中，RNP特指Cas蛋白和gRNA（）的復(fù)合體。單鏈向?qū)NA(single-guideRNA，sgRNA)CRISPERRNA()與反式激活RNA()通過(guò)人工連接序列融合形成的RNA分子。靶鏈target-strandCRISPR靶鏈。與Cas蛋白或其變體的gRNA()互補(bǔ)的單鏈核酸序列。反式激活crRNA（trans-activatingCRISPRRNA，tracrRNA）通過(guò)與crRNA()堿基配對(duì)并與Cas核酸酶()相互作用，實(shí)現(xiàn)靶點(diǎn)(3.1.6)特異性識(shí)別的多核糖核苷酸。3.2.3大范圍核酸酶特異性大范圍核酸酶meganuclease經(jīng)工程化改造的LAGLIDADG亞型歸巢核酸內(nèi)切酶變體，可識(shí)別15至40個(gè)堿基對(duì)的DNA靶位點(diǎn)，且該靶位點(diǎn)區(qū)別于母體內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)(3.1.6)。注：LAGLIDADG共有序列形成的α螺旋結(jié)構(gòu)，在該家族大范圍核酸酶中同時(shí)充當(dāng)二聚化界面和DNA切割位點(diǎn)的大范圍核酸酶接頭meganucleaselinker天然或人工合成的多肽序列，用于連接兩個(gè)LAGLIDADG結(jié)構(gòu)域，形成一條多肽鏈。注：LAGLIDADG共有序列形成的α螺旋結(jié)構(gòu)，在該家族大范圍核酸酶中同時(shí)充當(dāng)二聚化界面和DNA切割位點(diǎn)的單鏈大范圍核酸酶meganucleasesinglechain由兩個(gè)LAGLIDADG結(jié)構(gòu)域通過(guò)天然或人工接頭連接而成的大范圍核酸酶()，以單一多肽鏈形式表達(dá)。注：LAGLIDADG共有序列形成的α螺旋結(jié)構(gòu)，在該家族大范圍核酸酶中同時(shí)充當(dāng)二聚化界面和DNA切割位點(diǎn)的大范圍核酸酶靶點(diǎn)meganucleasetargetsite5大范圍核酸酶識(shí)別的DNA序列()。注：典型靶位點(diǎn)是15至40個(gè)堿基對(duì)的DNA序列，由兩個(gè)等長(zhǎng)半位點(diǎn)通過(guò)4個(gè)堿基對(duì)的中間序列（也稱為“中心核苷酸”）分隔而成。切割發(fā)生在半位點(diǎn)和中間序列的連接處，在每條DNA鏈形成4個(gè)核苷酸的33.2.4嵌合大范圍核酸酶特異性嵌合大范圍核酸酶megaTAL人工構(gòu)建的嵌合核酸酶，由一個(gè)轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物（TALE）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、megaTAL接頭（）和一個(gè)大范圍核酸酶（）組成。嵌合大范圍核酸酶接頭megaTALlinker連接TALDNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域與大范圍核酸酶()的氨基酸序列。嵌合大范圍核酸酶靶點(diǎn)megaTALtargetsitemegaTAL()的預(yù)期DNA結(jié)合位點(diǎn)，包括TAL陣列識(shí)別序列與大范圍核酸酶()切割位點(diǎn)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。3.2.5TALEN特異性重復(fù)可變雙殘基repeatvariablediresidue(RVDs)重復(fù)可變殘基。TAL重復(fù)單元中決定DNA結(jié)合特異性的雙氨基酸序列。轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶transcriptionactivator-likeeffector(TALEN)人工核酸酶，由與TALE的DNA結(jié)合域結(jié)合的內(nèi)脫氧核糖核酸酶組成，可在距TALE識(shí)別序列的規(guī)定距離處切割DNA酶。注：典型的TALEN由一對(duì)TALE-FokI融合蛋轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶接頭TALENlinker連接一系列TALDNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和內(nèi)切脫氧核糖核酸酶的多肽序列，通常是FokI。轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶靶點(diǎn)TALENtargetsiteTALEN識(shí)別的DNA序列()。注：典型的TALEN靶點(diǎn)由一對(duì)TALEN識(shí)別，并包含一個(gè)中央間隔區(qū)，其兩側(cè)是上游和下游序列，每個(gè)序列都被一個(gè)TALEN識(shí)別。TALEN設(shè)計(jì)方式為，兩個(gè)TALEN核酸酶結(jié)構(gòu)域二聚化以切3.2.6ZFN特異性鋅指zincfingerCys2His2鋅指。通過(guò)鋅離子配位折疊形成的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，包含兩個(gè)β鏈和一個(gè)α螺旋(ββα結(jié)構(gòu))。GB/TXXXXX—XXXX6注：鋅指DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域通常包含28個(gè)氨基酸。鋅指核酸內(nèi)切酶(zincfingernuclease，ZFN)由鋅指()陣列與DNA切割結(jié)構(gòu)域連接而成的嵌合蛋白。注1：鋅指核酸酶普遍采用FokI作為切割結(jié)構(gòu)域，其鋅指核酸酶接頭ZFNlinker連接鋅指()結(jié)合結(jié)構(gòu)域陣列與DNA切割結(jié)構(gòu)域的多肽序列。注：與鋅指結(jié)合的DNA切割結(jié)構(gòu)域一般用FokI。鋅指核酸酶識(shí)別螺旋ZFNrecognitionhelix鋅指()中直接決定DNA結(jié)合特異性的七個(gè)殘基位點(diǎn)。鋅指核酸酶靶點(diǎn)ZFNtargetsite被一對(duì)ZFN()識(shí)別的DNA序列。鋅指蛋白zincfingerprotein(ZFP)由多個(gè)鋅指()串聯(lián)組成的DNA結(jié)合蛋白。3.3基因組編輯結(jié)果3.3.1編輯editDNA編輯RNA編輯表觀基因組編輯DNA、RNA或表觀基因組編輯通過(guò)基因組編輯(3.1.2)組件對(duì)核酸序列進(jìn)行的修飾，涵蓋DNA、RNA或表觀基因組層面的改變。注：基因組編輯組件可包含核酸酶及修復(fù)模板（）.3.3.2同源重組修復(fù)(homology-directedrepair,HDR)一種重組DNA修復(fù)機(jī)制，利用與靶點(diǎn)(3.1.6)側(cè)翼序列同源的多核苷酸作為模板進(jìn)行修復(fù)。3.3.3插入缺失indel插入缺失突變。由核苷酸插入和/或缺失引起的序列變化。3.3.4GB/TXXXXX—XXXX7預(yù)期編輯intendededit通過(guò)基因組編輯(3.1.2)組件對(duì)靶點(diǎn)(3.1.6)進(jìn)行的預(yù)設(shè)修飾。注2：基因組編輯組件包括核酸酶和修復(fù)模板3.3.5微同源介導(dǎo)末端連接修復(fù)(microhomology-mediatedendjoiningrepair，MMEJ)一種DNA末端連接修復(fù)機(jī)制，利用雙鏈斷裂兩側(cè)的短同源區(qū)域（2-25）bp對(duì)齊末端并完成修復(fù)。注1：基因組編輯(3.1.2)中MMEJ修復(fù)可導(dǎo)3.3.6非同源末端連接(non-homologousendjoining,NHEJ)一種不依賴同源序列的DNA末端連接修復(fù)機(jī)制。3.3.7非預(yù)期編輯unintendededit基因組編輯(3.1.2)組件在脫靶位點(diǎn)(3.1.4)引起的核酸修飾(3.1.2)。注2：基因組編輯組件包括核酸酶和修復(fù)模板4縮略詞DNA脫氧核糖核酸CRISPR成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)RNA核糖核酸TAL轉(zhuǎn)錄激活因子樣TALE轉(zhuǎn)錄激活效應(yīng)物GB/TXXXXX—XXXX8參考文獻(xiàn)[1]U.S.NationalLibraryofMedicine.MeSHDescriptorData2020:TranscriptionActivator-LikeEffectors.Availablefrom:/record/ui?name=TRANSCRIPTION%20ACTIVATOR-LIKE%20EFFECTORS[2]U.S.NationalLibraryofMedicine.MeSHDescriptorData2020:RecombinationalDNARepair.Availablefrom:https:///record/ui?ui=D059767[3]U.S.NationalLibraryofMedicine.MeSHDescriptorData2020:DNAEnd-JoiningRepair.Availablefrom:/record/ui?ui=D059766GB/TXXXXX—XXXX9靶點(diǎn)…………………3.1.6表觀基因組編輯……………………3.3.1靶鏈………………編輯…………………3.3.1Cas核酸酶…………………………Cas核酸酶靶點(diǎn)……………………CRISPR相關(guān)核酸酶………………crRNA………………CRISPR靶鏈………………………crRNA………………Cys2His2鋅指………………………插入缺失………………3.3.3插入缺失突變…………………………3.3.3重復(fù)可變殘基………………………DNA編輯………………3.3.1DNA、RNA或表觀基因組編輯…………3.3.1大范圍核酸酶………………………大范圍核酸酶接頭…………………大范圍核酸酶靶點(diǎn)…………………單鏈向?qū)NA………………………單鏈大范圍核酸酶…………………位點(diǎn)導(dǎo)向DNA修飾酶………………位點(diǎn)導(dǎo)向核酸酶……………………反式激活……………反式激活crRNA……………………非預(yù)期編輯……………3.3.7非同源末端連接………………………3.3.6基因編輯………………3.1.1基因組編輯……………3.1.2基因組編輯脫靶………………………3.1.4基因組編輯靶點(diǎn)………………………3.1.6基因編輯靶點(diǎn)特異性…………………3.1.5基因組工程……………3.1.3GB/TXXXXX—XXXX核糖核蛋白…………………………嵌合大范圍核酸酶………………嵌合大范圍核酸酶接頭…………嵌合大范圍核酸酶靶點(diǎn)…………RNA編輯………………3.3.1特異性…………………3.1.5同源重組修復(fù)……………………