鋅指核酸酶是一種人工合成的 DNA 結合蛋白，由兩部分構成： ①鋅指 DNA 結合域 來自真核轉錄因子，負責識別并靶向特定的 DNA 序列。鋅指 DNA 結合域由三組鋅指組成，每組鋅指由大約 30 個氨基酸與一個鋅原子相連，分別結合 3 bp 的 DNA 序列。 ② DNA 切割域 來自 FokI 限制性內切酶，它以二聚體的形式執(zhí)行其功能，分別靶向不同的 DNA 鏈，非特異性切割 5-7 bp 的間隔序列。在設計 ZFN 時可以對 FokI 進行突變，使之形成具有核酸酶活性的異源二聚體，可以增加其對 DNA 序列識別的特異性。
如圖所示，一對串聯(lián)的鋅指 DNA 結合基序將 FokI 的兩個亞基引導至特定基因組位點，對目的 DNA進行切割產(chǎn)生 DSB。需要注意的是，鋅指核酸酶的合成和組裝程序比較復雜且成本較高。
  ZFN 結構示意圖
優(yōu)點

1. 早期實用性：作為首個成熟的基因編輯技術，為后續(xù)技術（如 TALEN、CRISPR）奠定了基礎。
2. 一定特異性：相比早期的隨機突變技術，可實現(xiàn)對特定基因的編輯。

缺點

1. 設計難度高：鋅指與 DNA 的結合存在 “上下文依賴”—— 單個鋅指的識別受相鄰鋅指影響，難以通過簡單規(guī)則設計，需大量篩選驗證。
2. 脫靶風險：部分 ZFNs 可能結合非目標序列，導致脫靶切割，引發(fā)基因突變風險。
3. 構建復雜：篩選高效、特異的 ZFNs 耗時費力，成本較高。
4. 適用范圍有限：并非所有 DNA 序列都能找到對應的鋅指組合，靶向靈活性較低。

目前 ZFNs 的應用已大幅減少，但在部分領域仍有一席之地：

• 少數(shù)基因治療公司（如 Sangamo Therapeutics）仍在推進基于 ZFNs 的臨床試驗（如血友病治療）；
• 其 “蛋白 - DNA 識別 + 核酸酶切割” 的設計思路，為后續(xù)基因編輯工具的開發(fā)提供了重要參考。

  總體而言，ZFNs 開啟了精準基因編輯的時代，雖被更高效的技術替代，但其在基因編輯技術發(fā)展中的奠基作用不可忽視。