在CRISPR/Cas9成为主导基因组编辑平台之前，TALEN和锌指核酸酶（ZFN）是靶向基因组修饰的主要工具。两者都使用模块化DNA结合域与FokI核酸内切酶域的融合蛋白。

锌指核酸酶

ZFN由3–6个锌指模块组成，每个模块识别3–4 bp DNA。两个ZFN单体结合相邻位点，之间有5–7 bp的间隔区。FokI必须二聚化才能切割DNA，因此只有配对的ZFN-FokI复合物才能产生双链断裂。

锌指模块并非真正的模块化：每个锌指的特异性受其邻居的影响，这使得ZFN设计困难。大多数ZFN必须从大型组合文库中选择或使用专有平台（Sangamo Biosciences）进行工程改造。这种复杂性限制了ZFN的采用，尽管它们在早期治疗试验中取得了成功（SB-728-T用于HIV，I期）。

TALEN

TALEN使用来自黄单胞菌的转录激活因子样（TAL）效应子的DNA结合域。每个TAL重复通过两个高变氨基酸残基（重复可变双残基，RVD）识别单个核苷酸。编码简单且可预测：

• HD → C
• NG → T
• NI → A
• NN → G或A
• NH → G（更高特异性）

典型的TALEN阵列有12–20个重复，靶向12–20 bp的序列。与ZFN一样，TALEN配对使用，两侧翼为12–20 bp的间隔区，FokI结构域在间隔区上二聚化。

TALEN组装是模块化的，每个重复都是一个标准化的部件，像Golden Gate克隆（MoClo、Golden TALEN、FLASH）等方法允许从预制重复模块组装TALEN阵列。

与CRISPR/Cas9的比较

TALEN在三个平台中脱靶率最低，因为靶位点更长且每个TAL重复结合单个核苷酸。然而，每个TALEN单体的大尺寸（约3 kb）使其在AAV载体中的递送具有挑战性。ZFN足够小可用于AAV包装，但内部工程改造困难。

应用

ZFN和TALEN仍然用于必须绝对最小化脱靶切割的应用（例如，干细胞中的治疗性编辑）或CRISPR PAM要求严格的情况。TALEN没有PAM要求，可以靶向任何序列，包括缺乏NGG PAM的序列。