追蹤疾病遺傳起源的一種行之有效的方法是敲除動物體內的單一基因，並研究其對生物體的影響。問題是，許多疾病的病理變化是由多個基因決定的，這使科學家試圖找出單一基因對疾病的影響變得更加複雜。要做到這一點，他們必須進行許多動物實驗–每種所需的基因修飾都要進行一次實驗。

研究人員開發出一種利用CRISPR-Cas技術同時修改成年動物細胞中多個基因的技術，這種技術創造出一種類似馬賽克的模式，從而簡化了遺傳疾病的研究。這種方法揭示了對遺傳疾病22q11.2缺失症候群的新認識，並有可能在未來減少動物實驗的數量。資料來源：蘇黎世聯邦理工學院

由巴塞爾蘇黎世聯邦理工學院生物系統科學與工程系生物工程教授蘭德爾-普拉特領導的研究人員現在開發出了一種方法，可以大大簡化和加快實驗動物的研究：利用CRISPR-Cas 基因剪刀，他們可以在一隻動物的細胞中同時改變數十個基因，就像打馬賽克一樣。

雖然每個細胞中改變的基因不超過一個，但一個器官中的不同細胞會以不同的方式改變。這樣就可以對單一細胞進行精確分析。這樣，研究人員就能在一次實驗中研究多種不同基因變化的影響。

根據最近發表在《自然》（Nature）雜誌上的一份報告，蘇黎世聯邦理工學院的研究人員首次成功地將這種方法應用於活體動物，特別是成年小鼠。在此之前，其他科學家已經針對培養細胞或動物胚胎開發了類似的方法。

為了”告知”小鼠細胞CRISPR-Cas基因剪刀應該破壞哪些基因，研究人員使用了腺相關病毒（AAV），這是一種可以靶向任何器官的傳遞策略。他們製備了病毒，使每個病毒粒子都攜帶破壞特定基因的訊息，然後用攜帶不同基因破壞指令的混合病毒感染小鼠。這樣，他們就能關閉一個器官細胞中的不同基因。在這項研究中，他們選擇了大腦。

利用這種方法，蘇黎世聯邦理工學院的研究人員與日內瓦大學的同事一起，獲得了人類一種罕見遺傳疾病–22q11.2缺失症候群–的新線索。這種疾病的患者表現出許多不同的症狀，通常被診斷為精神分裂症和自閉症譜系障礙等其他疾病。在此之前，人們知道這種疾病是由一個包含106 個基因的染色體區域所引起的。人們也知道這種疾病與多種基因有關，但不知道哪些基因在疾病中起作用。

在對小鼠的研究中，研究人員重點研究了這一染色體區域中同樣在小鼠大腦中活躍的29 個基因。在每隻小鼠的腦細胞中，他們修改了這29 個基因中的一個，然後分析了這些腦細胞的RNA 圖譜。科學家們能夠證明，其中三個基因在很大程度上導致了腦細胞的功能障礙。此外，他們在小鼠細胞中也發現了與精神分裂症和自閉症譜系障礙相似的模式。在這三個基因中，有一個已經為人所知，但另外兩個以前並不是科學界的焦點。

普拉特研究小組的博士生、該研究的第一作者安東尼奧-桑蒂尼亞說：”如果我們知道疾病中哪些基因的活性異常，我們就可以嘗試開發補償這種異常的藥物。”

這種方法也適用於研究其他遺傳疾病。桑蒂尼亞說：”在許多先天性疾病中，多個基因都在起作用，而不僅僅是一個。精神分裂症等精神疾病也是如此。現在，我們的技術可以讓我們直接在完全生長的動物體內研究這類疾病及其遺傳原因。每次實驗修改的基因數量可以從目前的29 個增加到幾百個。”

研究人員現在可以在活體生物中進行這些分析，這是一個很大的優勢，因為細胞在培養過程中的行為與它們作為活體的一部分的行為是不同的。另一個優點是，科學家只需將AAV 注射到動物的血液中即可。AAV 有多種不同的功能特性。在這項研究中，研究人員使用了一種能進入動物大腦的病毒。根據要研究的內容，也可以使用針對其他器官的AAV。

蘇黎世聯邦理工學院已經為這項技術申請了專利，現在，研究人員希望將其作為”勝肽”研究的一部分。