科学家成功对活体动物的单个细胞进行基因改造

追踪疾病遗传起源的一种行之有效的方法是敲除动物中的单个基因，并研究这对生物体的影响。问题在于，对于许多疾病来说，病理是由多个基因决定的，这使得科学家试图查明任何单个基因对疾病的贡献的任务变得复杂。为此，他们必须进行许多动物实验——针对每个所需的基因修饰进行一个实验。

由巴塞尔苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系生物工程教授 Randall Platt 领导的研究人员现已开发出一种方法，将大大简化和加速实验动物研究：使用 CRISPR-Cas 基因剪刀，他们同时在单个动物的细胞中进行数十个基因变化，就像马赛克一样。

虽然每个细胞中不超过一个基因被改变，但器官内的不同细胞以不同的方式改变。然后可以精确分析单个细胞。这使得研究人员能够在一次实验中研究许多不同基因变化的后果。

首次在成年动物身上

根据《自然》杂志最近发表的一份报告，苏黎世联邦理工学院的研究人员首次成功地将这种方法应用于活体动物，特别是成年小鼠。其他科学家此前也针对培养细胞或动物胚胎中的细胞开发了类似的方法。

为了“告知”小鼠细胞 CRISPR-Cas 基因剪刀应该破坏哪些基因，研究人员使用了腺相关病毒(AAV)，这是一种可以针对任何器官的递送策略。他们制备了病毒，使每个病毒颗粒都携带破坏特定基因的信息，然后用携带不同基因破坏指令的病毒混合物感染小鼠。通过这种方式，他们能够关闭一个器官细胞中的不同基因。在这项研究中，他们选择了大脑。

发现新的致病基因

使用这种方法，苏黎世联邦理工学院的研究人员与日内瓦大学的同事一起，获得了人类罕见遗传性疾病(称为 22q11.2 缺失综合征)的新线索。受该疾病影响的患者表现出许多不同的症状，通常被诊断患有其他疾病，例如精神分裂症和自闭症谱系障碍。在此之前，人们知道含有 106 个基因的染色体区域与这种疾病有关。人们还知道这种疾病与多个基因有关，然而，尚不清楚哪些基因在这种疾病中发挥了作用。

在小鼠研究中，研究人员重点关注了该染色体区域的 29 个基因，这些基因在小鼠大脑中也很活跃。他们在每个小鼠脑细胞中修改了这 29 个基因之一，然后分析了这些脑细胞的RNA谱。科学家们能够证明其中三个基因在很大程度上导致了脑细胞的功能障碍。此外，他们在小鼠细胞中发现了让人想起精神分裂症和自闭症谱系障碍的模式。在这三个基因中，其中一个是已知的，但另外两个此前并未成为科学界关注的焦点。

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