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追踪疾病遗传缘故原由的一种行之有用的要领是敲除动物体内的单个基因，并研究它对这种生物的影响
。问题是，许多疾病的病理转变是由多个基因决议的
。这使得科学家们极难确定其中任何一个基因在多洪流平上与疾病有关
。要做到这一点，他们必需举行许多动物实验---对每一种所需的基因举行修饰
。

在一项新的研究中，来自瑞士苏黎世联邦理工学院和巴塞尔大学等研究机构的研究职员开发出了一种要领，可以大大简化和加速实验动物的研究事情：使用 CRISPR-Cas 基因铰剪，在一只动物的细胞中同时改变几十个基因，就像打马赛克一样
。虽然每个细胞中改变的基因不凌驾一个，但一个器官中的差别细胞会以差别的方法爆发改变
。这样就可以对单个细胞举行准确剖析
。这样，他们就能在一次实验中研究多种差别基因转变的影响
。相关研究效果于2023年9月20日在线揭晓在Nature期刊上，论文问题为“Transcriptional linkage analysis with in vivo AAV-Perturb-seq”
。论文通讯作者为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
。

首次用于成年动物

这些作者报告说，他们首次乐成地将这种要领应用于活体动物，特殊是成年小鼠
。此前，其他科学家已经针对体外作育的细胞或动物胚胎开发出了类似的要领
。

为了“见告”小鼠细胞CRISPR-Cas基因铰剪应该破损哪些基因，这些作者使用了腺相关病毒（AAV），这是一种可以靶向任何器官的递送战略
。他们制备了这种病毒，使得每个病毒颗粒都携带破损特定基因的信息，然后用携带差别基因破损指令的病毒混淆物熏染小鼠
。这样，他们就能关闭一个器官细胞中的差别基因
。在这项新的研究中，他们选择了大脑
。

发明新的致病基因

使用这种要领，这些作者获得了人类一种有数遗传疾病---22q11.2缺失综合征（22q11.2 deletion syndrome）---的新线索
。这种疾病的患者体现出许多差别的症状，通常被诊断为精神破碎症和自闭症谱系障碍等其他疾病
。在此之前，人们知道这种疾病是由一个包括 106 个基因的染色体区域引起的
。人们还知道这种疾病与多个基因有关，但不知道哪些基因在这种疾病中起作用
。

通过全身给送AAV.PHP.B和5' gRNA捕获，在成年小鼠大脑中实现了体内单核混淆CRISPR筛选
。图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06570-y
。

在这项对小鼠的研究中，这些作者重点研究了这一染色体区域中同样在小鼠大脑中活跃的 29 个基因
。在每只小鼠的脑细胞中，他们修改了这 29 个基因中的一个，然后剖析了这些脑细胞的 RNA 图谱
。他们能够证实其中的三个基因在很洪流平上导致了脑细胞的功效障碍
。别的，他们还在小鼠脑细胞中发明了与精神破碎症和自闭症谱系障碍相似的模式
。在这三个基因中，有一个已经为人所知，但另外两个以前并不是科学界关注的焦点
。

论文第一作者、Platt实验室博士生António Santinha说，“若是我们知道某种疾病中哪些基因的活性异常，我们就可以实验开发赔偿这种异常的药物
。”

申请专利

这种要领也适用于研究其他遗传疾病
。Santinha 说，“在许多先天性疾病中，起作用的是多个基因，而不但仅是一个基因
。精神破碎症等精神疾病也是云云
。腾博会官网手艺现在可以让我们直接在完全生长的动物体内研究这类疾病及其遗传缘故原由
。”每次实验修改的基因数目可以从现在的 29 个增添到几百个
。

Santinha说，“我们现在可以在活体生物中举行这些剖析，这是一个很大的优势，由于细胞在作育历程中的行为与它们作为活体的一部分的行为是差别的
。”另一个优势是，科学家们只需将 AAV 注射到动物的血液中即可
。AAV 有多种差别的功效特征
。在这项研究中，这些作者使用了一种能进入动物大脑的AAV
。Santinha说，“不过，凭证你要研究的内容，你也可以使用针对其他器官的AAV
。”

苏黎世联邦理工学院已为这项手艺申请了专利
。这些作者现在想把它作为他们正在建设的分拆公司的一部分
。

扰乱基因组

这项新研究先容的手艺是一系列新的基因编辑要领之一，这些要领用于以类似马赛克的方法改变细胞的基因组
。CRISPR 扰乱（CRISPR perturbation）是这种研究要领的专业术语，它涉及使用CRISPR-Cas基因铰剪对基因组举行扰动
。这种要领现在正在给生命科学研究带来革命性的转变
。它使从一次科学实验中获取大宗信息成为可能
。因此，这种要领有可能加速生物医学研究，例如寻找重大基因疾病的分子缘故原由
。

一周前，苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的另一个研究团队与来自奥地利维也纳的一个团队相助揭晓了一项研究，他们在类器官中应用了CRISPR扰下手艺（Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06473-y）
。

类器官是由干细胞培育而成的微组织球体，具有与真实器官相似的结构，换句话说，它们是一种微型器官
。它们是一种不使用动物的研究要领，是对动物研究的增补
。由于这两种要领---在动物体内举行CRISPR扰乱和在类器官中举行CRISPR扰乱---都能以更少的实验提供更多的信息，因此这两种要领都有可能最终镌汰动物实验的数目
。