生物信息学5-2017
应用生物信息学筛选结直肠癌Hub基因及验证
系统医学 2024 年 2 月第 9 卷第 3期应用生物信息学筛选结直肠癌Hub 基因及验证陈树华，温日葵，祝惠钦，谢荣章云浮市人民医院检验科，广东云浮 527300[摘要] 目的 通过运用生物信息学分析，筛选出与结直肠癌相关的差异表达基因（Differentially Expressed genes, DEGs ），并验证其生物学功能。
方法 云浮市人民医院检验科从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus, GEO ）中下载结直肠癌芯片数据GSE 21815、GSE 31905、GSE 35279资料，应用GEO2R 语言进行处理得出结直肠癌和正常结直肠组织之间的差异表达基因，并通过生物信息学工具DAVID 、STRING 、Cytoscape 构建差异表达基因的蛋白互作网络，筛选Hub 基因，应用基因本体论（Gene Ontology, GO ）、基因百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG ）分析筛选出的Hub 基因的生物功能，并利用MiRDB 工具找出可能调控Hub 基因的miRNA ，并于2017—2022年8月收集30例结直肠癌组织和30例正常结直肠组织样本，通过实时荧光定量PCR （Quantitative Real-time PCR, qPCR ）验证。
结果 经生物学信息分析和蛋白质相互作用网络图分析催产素受体基因、基质金属蛋白酶11基因、间质上皮转化因子基因、基质金属蛋白酶7基因、激肽释放酶8基因、激肽释放酶10基因为结直肠癌组织发生发展的关键Hub 基因。
结直肠癌组织中基质金属蛋白酶11基因（4.38±1.58）、间质上皮转化因子基因（2.69±0.29）、基质金属蛋白酶7基因（0.88±0.14）、激肽释放酶8基因（11.09±3.90）、激肽释放酶10基因mRNA （7.88±2.20）的表达，显著高于正常结直肠组织组织，差异有统计学意义（t =9.605、25.339、26.376、9.541、3.726，P 均<0.001）。
NCBI [恢复]
![NCBI [恢复]](https://img.taocdn.com/s3/m/77b91f53c850ad02de804134.png)
完成情况
2.前身是NIH所属的一个研究所的计算生 物学研究室,1988年独立为NCBI,形式上 属于国家医学图书馆(National Library of Medicine/NLM)
LOGO
2017/4/3
基本研究：
使命： 1.建立关于分子生物学，生物化学，和遗传学 知识的存储和分析的自动系统 。 2.实行关于用于分析生物学重要分子和复合物 的结构和功能的基于计算机的信息处理的 ，先进方法的研究 。 3.加速生物技术研究者和医药治疗人员对数据 库和软件的使用。 4.全世界范围内的生物技术信息收集的合作努 力。
2017/4/3
P 脯 (proline) 谷氨酰胺(glutamine) Q R 精 (arginine) S 丝 (serine) T 苏 (threonine) U 硒代半胱(selenocysteine) V 缬(valine) W 色 (tryptophan) Y 酪 (tyrosine) Z E或Q X 任何氨基 (any) * 翻译终止(translation stop) – 不确定长度间隔
2017/4/3 文本
依据Ph1染色体和bcr/abl融合基因，可将 CML分为3类 第1类为Ph1阳性和bcr/abl阳性，其临床 表现为外周血象白细胞升高，以骨髓粒细胞 极度增生为主 第2类为Ph1阴性而bcr/abl阳性，这是一 组异质性疾病，实际上属于Ph1阳性的CML 范畴 第3类为Ph1和bcr/abl均阴性。前两者具 有相同的临床表现和血液学特征，为典型的 CML，后者为非典型CML。正确区分对临 床治疗判定有一定的指导作用。
生物信息学札记(第4版)
生物信息学札记（第4版）樊龙江浙江大学作物科学研究所浙江大学生物信息学研究所浙江大学IBM生物计算实验室2017年9月本材料已由浙江大学出版社出版：《生物信息学》，樊龙江主编，2017部分内容可通过下列网址获得：/bioinplant/札记前言第一版这份材料是我学习和讲授《生物信息学》课程时的备课笔记，材料大多是根据当时收集的一些外文资料翻译编辑而成。
学生在学习过程中经常要求我给他们提供一些中文的讲义或材料，这促使我把我的这份笔记整理并放到网上，供大家参考。
要提醒使用者的是，这份材料仅是根据我对生物信息学的一些浮浅的认识整理而成，其中的错误和偏颇只能请读者自鉴了。
2001年6月第二版自1999年开始接触生物信息学以来，一晃已近六年，而本札记也近四岁了。
2001和2002年中国科学院理论物理所的郝柏林院士在浙江大学首次开设生物信息学研究生课程，我作为他的助教系统地学习了生物信息学；同时，借着我国水稻基因组测序计划的机遇，在他的带领下从2001年开始从事水稻基因组分析，从此自己便完全投入到这一崭新、引人入胜的领域中来。
不断有来信向我索要本札记的电子版文件，同时在不少网站上看到推荐该札记的内容。
生物信息学、基因组学等发展很快，现在再回头审看该札记，有些部分已惨不忍读，这促使我下决心更新它。
但因时间和学识问题，还是有不少部分自己不甚满意，就只有待日后再努力了。
欢迎告诉我札记中的BUG，我的信箱*************.cn或******************.cn。
2005年3月30日第三版近年来高通量测序技术产生的序列数据大量出现（如小RNA和大规模群体SNP数据），本次更新根据这一进展增加了两章内容，分别是第七章有关小RNA的分析和第八章遗传多态性及正向选择检测。
两章内容由我的博士生王煜为主编写，李泽峰和刘云参与了文献整理。
另外还更新了第四章有关水稻基因组分析一节。
2010年1月第四版2014年浙江大学开展本科生教材建设工作，我当时作为系主任要带头，就承诺编写我主讲的《生物信息学》教材。
药用植物中HMGR的生物信息学分析
五加科
人参 Ｐａｎａｘ ｇｉｎｓｅｎｇ
笔者旨在利用生物信息学的手段ꎬ查找已经公 布的药用植物中的 ＨＭＧＲ 基因序列数据ꎬ并经过 整理ꎬ分析ꎬ根据得到的结果来预测他们的之间的
同源性和进化关系ꎬ为完善药用植物中的 ＨＭＧＲ 的蛋白序列以及结构和功能提供有效的理论依据ꎬ 从而为进一步探索药用植物的萜类化合物以及萜 类衍生物的生物合成提供了有利的价值ꎮ
药用植物中有丰富的萜类代谢生成物ꎬ而且 数量巨大ꎬ萜类代谢生成物具有抗病毒、抗细菌、 抗肿瘤等活性[１] ꎮ 比如丹参的有效成分—丹参 酮ꎬ是一种二萜醌类化合物ꎬ其对于治疗心血管系 统( 扩 张 血 管、 抗 血 栓 等) 的 疾 病 有 较 好 的 疗 效[２] ꎻ桔梗中的主要是五环三萜类的衍生化合 物ꎬ其具有抗细菌、抗氧化、抗肿瘤等功效[３] ꎻ大 戟中主要有松香烷内酯类化合物具有双重生理活 性:具有抗肿瘤、抗炎的功效也有致癌和引起炎症 的作用等[４] ꎮ
豌豆 Ｐｉｓｕｍｓａｔｉｖｕｍ
ＡＦ３０３５８３
蒺藜苜蓿 Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｔｒｕｎｃａｔｕｌａ ＢＴ１３３７０４
乌拉尔甘草 Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ ｕｒａｌｅｎｓｉｓ ＧＱ８４５４０５
无患子科 龙眼 Ｄｉｍｏｃａｒｐｕｓ ｌｏｎｇａｎ
ＪＮ０３４５９２
荔枝 Ｌｉｔｃｈｉ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ
ＪＮ０３４５９０
摘 要:药用植物中萜类的次生代谢产物不但种类丰富ꎬ而且数量巨大ꎬ其药理活性也很突出ꎮ ３ － 羟基 － ３ － 甲基戊二酰辅酶 Ａ 还原酶(３ － ｈｙｄｒｏｘｙ － ３ － ｍｅｔｈｙｌ ｇｌｕｔａｒｙｌ ｃｏｅｎｚｙｍｅ Ａ ｒｅｄｕｃｔａｓｅꎬ ＨＭＧＲ) 作为三萜皂苷主要 代谢通路甲羟戊酸( ＭＶＡ) 途径中的第一个重要限速酶ꎬ也是此途径中的重要调控点ꎮ 将 ＮＣＢＩ 数据库中公 布的所有药用植物 ＨＭＧＲ 蛋白序列进行整理ꎬ并分别利用 ＢＬＡＳＴ 和 Ｍｅｇａ６. ０ 软件进行在线分析和构建分子 进化树ꎬ发现亲缘关系较近的 ７４％ 紫草 ＨＭＧＲ( 丹参) 、７４％ 龙胆 ＨＭＧＲ( 丹参) 、７８％ 长春花 ＨＭＧＲ( 丹参) 、 ８１％ 西洋参 ＨＭＧＲ( 桔梗) ꎮ 为进一步研究 ＨＭＧＲ 基因序列在萜类代谢通路中的其它作用ꎬ以及是否还存在 ＨＭＧＲ 家族中的其它基因序列提供借鉴ꎮ 关键词:三萜皂苷ꎻＨＭＧＲꎻ生物信息学分析ꎻ药用植物
生物信息学方法分析前列腺癌组织及细胞系中LMNA基因第七外显子点突变
生物信息学方法分析前列腺癌组织及细胞系中LMNA基因第七外显子点突变左灵坤;阳荣辉;马慧;周萍;孔璐【摘要】目的探讨前列腺癌中核纤层蛋白A/C(lamin A/C,LMNA)基因第七外显子点突变与LMNA表达差异的相关性.方法采用高通测序分析了永生化正常前列腺上皮细胞(RWPE-1)、低侵袭力前列腺癌上皮细胞(PC-3M-2B4)及高侵袭力前列腺癌上皮细胞(PC-3M-1E8)LMNA基因的12个外显子,识别出在RWPE-1与PC-3M-1E8细胞系中C.1159C＞ CA(p.L387LI)点突变,定位在1号染色体156106006.为了验证点突变在前列腺癌患者中的分布情况,PubMed GEO数据库下载了3组数据,分别是100例前列腺癌患者石蜡包埋标本的总RNA测序数据、20例前列腺癌和10例配对正常组织的转录组数据及21种前列腺正常及癌细胞株的测序数据.在1号染色体上选取156105950到156106055范围,设置比对序列CTACGCCTG或者NTACGCCTGTCCCCCAGCCC,每次分析比对长度为50 nt.同时,利用GEO数据库分析了突变点周围序列的特点与功能.最后,转染突变质粒,蛋白质电泳分析LMNA点突变对LMNA蛋白质表达的影响.结果在所有分析的样品中,1号染色体LMNA外显子7从156106006到156106011的区域内,存在2种错义突变形式:C/CA(p.L387LI)、C/CG (p.L387LV)和4种同义突变形式:C/CT (p.L387L)、C/CA(p.R388R)、C/CT(p.R388R)、C/CG(p.R388R).前列腺癌按格里森(Gleason score,GS)评分系统分组,错义突变的总发生率分别占40％(正常)、11％(GS5-6)、2％ (GS 7)和6％ (GS 8-10).在16种前列腺癌细胞系和5种前列腺良性细胞系中,错义突变的总发生率分别占31％和60％.此外,还发现1号染色体上从156106008到156106066是转录因子结合位点,常见转录因子为PAX5、HEN1(NHLH1)、HTF、P53、MIF1、COMP1和NGFIC (NGF4).通过功能聚类分析,这些转录因子的功能主要集中在染色质重组及调控、RNA代谢过程的正向调节、组蛋白修饰的调控以及程序性细胞死亡的负调节等方面.高表达突变LMNA的细胞系LMNA及磷酸化LMNA蛋白质表达下调.结论 156106006位点突变多发生在前列腺正常组织和前列腺良性细胞株,与LMNA蛋白质表达密切相关,可能是lamin 蛋白质异源性表达的机制之一.%Objective Our research focuses on investigating the associations between point mutation of exon 7 in LMNA and its expression in prostate cancer.Methods A lamin A/C (LMNA) genomic missense variation C.1159C ＞ CA (p.L387LI,locatedchr1:156106006),identified by DNA sequencing for all 12 exons of LMNA,in HPV-immobilized normal epithelium(RWPE-1)and high-invasive prostate cancer cell line(PC-3M-1E8) models was recognized.To verify these point mutations in prostate cancer patients,we downloaded three group data from PubMed GEO datasets,respectively from global RNA sequencing data,paraffin-embedded (FFPE) prostatectomy samples from 100 patients,from the transcriptome (polyA +) data of 20 prostate cancer tumors and 10 matched normal tissues and from sequencing data from 21 prostate cell lines.All reads were selected on the range from 156105950 to 156106055 on chrl and these reads were aligned with CTACGCCTG or NTACGCCTGTCCCCCAGCCC.The length of reads analyzed is 50 nt for one time.Further,we analyzed the function of the sequence around the mutation point using GEO database.At last,we analyzed the effects of LMNA mutation by Western blotting in transfected mutation plasmid cells.Results We found that missense mutation has two forms of C/CA (p.L387LI) and C/CG (p.L387LV),however same-sense mutation has fourforms of C/CT (p.L387L),C/CA (p.R388R),C/CT (p.R388R) and C/CG (p.R388R) in the range from 156106006 to 156106011 of exon 7 of chrl in LMNA from samples or cell lines.However,the incidence of missense mutation accounted for respectively 40％,11％,2％ and 6％ in normal,Gleason score 5-6,7 and 8-10 of patient samples.In16 prostate cancer cell lines and 5 prostate benign cell lines,the incidence of missense mutation accounted for respectively 31％ and 60％ in cancer and benign cell lines.In addition,this sequence from 156106008 to 156106066 on chr1 was transcription factors (TFs) binding site;The common TFs in this region were PAXS,HEN1 (NHLH1),HTF,P53,MIF1,COMP1 and NGFIC (NGF4).By functional cluster analysis,the function of these TFs focuses on chromatin organization,positive regulation of RNA metabolic process,regulation of histone modification,regulation of chromosome organization and negative regulation of programmed cell death.Mutation led to a downregulation of in LMNA and phosphor-LMNA expression levels.Conclusion Missense mutation incidence of 156106006 on chr1 in both prostate cancer tissues and prostate cancer cell lines is lower than that of prostate normal tissue and prostate benign cell lines.It is possible to have relationship between the mutation and expression level or a heterogeneous expression pattern of LMNA.【期刊名称】《首都医科大学学报》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】7页(P884-890)【关键词】前列腺癌;核纤层蛋白A/C;突变;生物信息分析【作者】左灵坤;阳荣辉;马慧;周萍;孔璐【作者单位】首都医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系,北京100069;首都医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系,北京100069;首都医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系,北京100069;首都医科大学生物医学工程学院生物医学信息学系,北京100069;首都医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系,北京100069【正文语种】中文【中图分类】R329.2前列腺癌(prostate cancer,PCa)是威胁男性健康的最常见肿瘤之一，在发达国家中其发病率居男性肿瘤的首位；病死率居男性癌症病死率第二，仅次于肺癌[1]。
生物信息学分析鉴定肝细胞癌中的关键基因和信号通路
基因组学与应用生物学，2020年，第39卷，第9期，第4345-4352页研究报告Research Report生物信息学分析鉴定肝细胞癌中的关键基因和信号通路殷松娜张翔*杜娟陈雅慧延安大学医学院,延安,716000*通信作者,**********************摘要肝细胞肝癌是死亡率较高的癌种之一。
本研究旨在为HCC的发生发展机制研究提供更多数据支持，从而对HCC的基因治疗提供一定的理论基础。
从GEO数据库检索下载肝癌患者芯片数据GSE62232，包括10个正常肝脏样本，81个HCC患者的肿瘤样本。
用Limma包分析HCC肿瘤组织中与正常肝组织中差异表达基因。
随后进行基因本体论(GO)和信号通路(KEGG)富集分析。
Cytoscape的MCODE插件用于分析差异基因的蛋白质相互作用关系。
并筛选出Hub基因并应用Kaplan-Meier分析其在肝癌患者中的总体存活率情况。
筛选得到237个DEGs(82个上调基因和155个下调基因)，主要富集在视黄醇代谢通路，P53信号通路和PPAR信号通路。
从PPI网络中鉴定出2个关键子网络和29个Hub基因；并得到与肝癌患者预后不良相关的8个基因的生存曲线。
本研究可为HCC的发生发展的机制研究和药物靶点提供新的研究方向。
关键词肝细胞癌(HCC),差异基因,KEGG信号通路,蛋白质-蛋白质相互作用,Hub基因Identification of Key Genes and Pathways in Hepatocellular Carcinoma Using Bioinformatics AnalysisYin Songna Zhang Xiang*Du Juan Chen YahuiYan'an University Medical College,Yan'an,716000*Corresponding author,**********************DOI:10.13417/j.gab.039.004345Abstract Hepatocellular carcinoma(HCC)is one of the cancers species with high mortality rates.The purpose of this study is to provide more data for the underlying mechanism of HCC,which could be useful for the research of gene therapy.The array data of GSE62232was downloaded from GEO database,including10normal liver samples,and81HCC liver tumors corresponding to81patients.The differentially expressed genes(DEGs)in the HCC tumor tissues compared with the normal liver tissue were analyzed with limma package.The gene ontology(GO)and Kyoto Encyclopedia of Gene and Genomes pathway(KEGG)enrichment analyses were performed subsequently. The Molecular Complex Detection(MCODE)plug-in in Cytoscape was applied to identify protein-protein interaction (PPI)network of the DEGs.Hub genes were picked out and the Kaplan-Meier analysis for overall survival was also applied.237DEGs were identified(82up-regulated and155down-regulated genes),which were enriched in retinol metabolism,P53signaling pathway and PPAR signaling pathway.The top2modules and top29hub genes were identified from the PPI network;survival curves of8genes associated with poor prognosis in patients with liver cancer.This study could provide more data for the underlying mechanism and drug-target for HCC.Keywords Hepatocellular carcinoma(HCC),DEGs,KEGG pathway,PPI,Hub gene基金项目：本研究由陕西省教育厅专项项目(18JK0863)、陕西省教育厅专项项目(18JK0869)、延安大学博士科研启动项目(20504-0136)和延安大学校级引导项目(205100114)共同资助引用格式：Yin S.N.,Zhang X.,Du J.,and Chen Y.H.,2020,Identification of key genes and pathways in hepatocellular carcinoma using bioinformatics analysis,Jiyinzuxue Yu Yingyong Shengwuxue(Genomics and Applied Biology),39(9):4345-4352(殷松娜,张翔,杜娟,陈雅慧,2020,生物信息学分析鉴定肝细胞癌中的关键基因和信号通路,基因组学与应用生物学,39(9):4345-4352)基因组学与应用生物学肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)在全球男性常见恶性肿瘤中占第5位，在全球女性中占第9位，每年约有500000和200000例新病例(Bray et al.,2013)。
普通高等学校本科专业目录(2017年官方发布)
附件3普通高等学校本科专业目录（2012年）教育部2012年9说明一、《普通高等学校本科专业目录（2012年）》是高等教育工作的基本指导性文件之一。
它规定专业划分、名称及所属门类，是设置和调整专业、实施人才培养、安排招生、授予学位、指导就业，进行教育统计和人才需求预测等工作的重要依据。
二、本目录根据《教育部关于进行普通高等学校本科专业目录修订工作的通知》（教高〔2010〕11号）要求，按照科学规范、主动适应、继承发展的修订原则，在1998年原《普通高等学校本科专业目录》及原设目录外专业的基础上，经分科类调查研究、专题论证、总体优化配置、广泛征求意见、专家审议、行政决策等过程形成的。
三、本目录的学科门类与国务院学位委员会、教育部2011年印发的《学位授予和人才培养学科目录（2011年）》的学科门类基本一致，分设哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学、艺术学12个学科门类。
新增了艺术学学科门类，未设军事学学科门类，其代码11预留。
专业类由修订前的73个增加到92个；专业由修订前的635种调减到506种。
本目录哲学门类下设专业类1个，4种专业；经济学门类下设专业类4个，17种专业；法学门类下设专业类6个，32种专业；教育学门类下设专业类2个，16种专业；文学门类下设专业类3个，76种专业；历史学门类下设专业类1个，6种专业；理学门类下设专业类12个，36种专业；工学门类下设专业类31个，169种专业；农学门类下设专业类7个，27种专业；医学门类下设专业类11个，44种专业；管理学门类下设专业类9个，46种专业；艺术学门类下设专业类5个，33种专业。
四、新目录分为基本专业（352种）和特设专业（154种），并确定了62种专业为国家控制布点专业。
特设专业和国家控制布点专业分别在专业代码后加“T”和“K”表示，以示区分。
五、本目录所列专业，除已注明者外，均按所在学科门类授予相应的学位。
常用生物信息学数据库(第一讲)
常用生物信息学数据库生物信息学基础入门第一讲常用生物信息学数据库（1学时）•生物信息学的简介、发展和应用•常用生物信息学数据库的概况•NCBI、UCSC数据库的介绍和使用第二讲癌症相关数据库（1学时）•癌症相关数据库的概况•TCGA数据库的介绍和使用•TCGA数据的下载和解读•TCGA数据的在线分析工具第三讲基因功能富集分析（1学时）•基因本体数据库GO及注释•生物学通路KEGG及注释•基因功能富集分析第四讲基因调节网络分析（1学时）•蛋白互作、转录因子调节关系数据库的介绍和使用•非编码RNA调节网络数据库的介绍和使用•基因网络图的展示、Cytoscape软件的介绍和使用第五讲基于公共数据库进行课题研究的案例分析（1.5学时）•实例讲解GEO数据的下载、处理和分析•实例讲解TCGA数据的下载、处理和分析这节课的主要内容•生物信息学的概念•生物信息学发展的背景•生物信息学的发展阶段•生物信息学的研究领域•常用生物医学数据库•NCBI: Gene、GEO•UCSC: Genome Browser、Table Browser生物信息学的概念生物信息学（bioinformatics），是在生命科学的研究中，利用计算机科学、信息技术、应用数学以及统计学方法对生物信息进行采集、处理、存储、传播、分析和解释的学科。
生物信息学发展的背景•人类基因组计划（ human genome project, HGP）是由美国科学家Robert Sinsheimer 于1985年5月率先提出（但是当时美国NIH不感兴趣）。
•经过多位科学家的努力，终于将HGP提上美国政府预算，并于1990年正式启动。
•预计2005年（15年的时间），将人类基因组的DNA序列全部测定，把人体内约2.5万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的图谱。
•美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。
•我国于1999年7月加入人类基因组计划，得到完成人类3号染色体短臂上一个约30Mb区域（约3000万个碱基对）的测序任务，该区域约占人类整个基因组的1％，称之为“1%计划”。
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5. 论述CRISPR/CAS9和TALENs基因编辑的原理和各自的优缺点？（25分）
CRISPR/Cas9是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA。
CRISPR/Cas9 系统通过将入侵噬菌体和质粒 DNA 的片段整合到 CRISPR 中，并利用相应的 CRISPR RNAs（crRNAs）来指导同源序列的降解，从而提供免疫性。
（1）原理：系统的工作原理是 crRNA（ CRISPR-derived RNA ）通过碱基配对与 tracrRNA （trans-activating RNA ）结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物，此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链DNA。
而通过人工设计这两种 RNA，可以改造形成具有引导作用的sgRNA （singleguide RNA ），足以引导 Cas9 对 DNA 的定点切割。
作为一种 RNA 导向的 dsDNA 结合蛋白，Cas9 效应物核酸酶是已知的第一个统一因子（unifying factor），能够共定位 RNA、DNA 和蛋白，从而拥有巨大的改造潜力。
将蛋白与无核酸酶的 Cas9（ Cas9 nuclease-null）融合，并表达适当的 sgRNA ，可靶定任何 dsDNA 序列，而 sgRNA 的末端可连接到目标DNA，不影响 Cas9 的结合。
因此，Cas9 能在任何 dsDNA 序列处带来任何融合蛋白及 RNA，这为生物体的研究和改造带来巨大潜力。
（2）优缺点：CRISPR （Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats）是细菌用来抵御病毒侵袭/躲避哺乳动物免疫反应的基因系统。
科学家们利用RNA引导Cas9核酸酶可在多种细胞（包括iPS）的特定的基因组位点上进行切割，修饰。
Rudolf Jaenisch 研究组将Cas9与Te1和Tet2特异的sgRNA共注射到小鼠的受精卵中，成功得到双基因敲除的纯合子小鼠，效率高达80%。
他们将Cas9/sgRNA 与带突变序列的引物共注射，能准确在小鼠两个基因引入所要的点突变。
在ES细胞中他们更是成功的一次敲除了五个基因。
与ZFN/TALEN相比，CRISPR/Cas更易于操作，效率更高，更容易得到纯合子突变体，而且可以在不同的位点同时引入多个突变。
但该系统是否有脱靶效应尚需进一步的研究。
TALENs(transcription activator-like (TAL) effector nucleases)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。
（1）原理：TALENs充分利用植物病原菌黄单胞菌(Xanthomonas)自然分泌的蛋白---即激活子样效应物(TAL effectors, 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-finger nuclease, 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。
（2）优缺点：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。
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。