爱华网为了阐明特殊基因错误如何引发疾病，科学家们需要在细胞中进行实验来研究具体突变对细胞的影响，如今来自洛克菲勒大学(Rockefeller University)和纽约干细胞研究所等机构的研究人员通过研究，利用基于CRISPR的基因编辑技术成功在细胞中重现了疾病发生的过程，相关研究刊登于国际著名杂志Nature上。
研究者Marc Tessier-Lavigne说道，这种新型技术可以帮助科学家们直接精确地将引发疾病发生的基因植入细胞中，从而获取细胞模型来进行更为深入的研究，这就为后期开发一系列人类疾病的新型疗法提供了新的希望，比如治疗阿尔兹海默氏症等。
过去很多年里，科学家们设计了很多种方法来模拟在实验室培养的细胞中模拟疾病的发生过程，当科学家们尽力想让细胞转变成为特殊人类疾病模型时，他们就通过切割基因组中的DNA并且换上替代品来进行研究。随着CRISPR-Cas9系统的发现，科学家们开始利用基于该系统的基因编辑技术来开发出患病的细胞模型。
文章中研究人员Dominik Paquet及其同事首次尝试利用CRISPR-Cas9技术在细胞中插入两种遗传突变，而这两种遗传突变和引发阿尔兹海默氏症疾病的β淀粉样蛋白的产生直接相关，随后研究者发现，这种方法的成功率较低，仅有一小部分细胞会携带上理想的基因突变。主要的问题就是CRISPR-Cas9可以持续切割细胞的DNA，而细胞的自身修复细胞会不断修复每一个切割处直到细胞产生一种可以抑制切割的错误，而这种错误一旦产生就会在细胞中不断产生很多新型未知的问题。
随后科学家们评估了另外一种方法，即引入大块的突变来抑制后期的切割现象，通过在CRISPR-Cas9靶向检测的DNA不同部位中引入大块突变后，研究者发现这可以明显减少意外错误产生的数量。当研究人员利用CRISPR-Cas9引入阿尔兹海默氏症的任意一种遗传突变后，他们仔细观察遗传序列后发现了一种特殊的模式，也就是说在CRISPR-Cas9切割位点和研究者引入受体细胞的突变之间存在一段序列上的距离。
随后研究者Kwart说道，序列距离较短会产生出更易于包含两种突变的细胞，而随着距离增加，编辑的成功率就会降低，而一种突变的比率和其原始基因版本的峰值之间的距离就会开始拉大;更为重要的是研究者发现了特殊的距离关系，这样他们就有可能制造出大量的杂合细胞;而利用上述技术研究人员就可以对干细胞的基因组进行编辑使细胞包含两种阿尔兹海默氏症基因中的任意一种，随后诱导这些干细胞转化成为神经元细胞并且产生大量β淀粉样蛋白，从而模拟阿尔兹海默氏症的疾病表现。
此前并没有简单的方法来控制确定是否通过CRISPR-Cas9技术编辑就可以产生和特殊疾病表现相关的杂合突变，而本文研究中，研究者通过对上述距离关系特性的分析就成功实现了利用基于CRISPR的技术在细胞中重现疾病症状的目的。
1. Nat Biotechnol：利用CRISPR彩虹技术实时追踪活细胞7个基因组位点
在一项新的研究中，来自美国马萨诸塞大学医学院的研究人员利用CRISPR/Cas9开发出一种新的被称作CRISPRainbow(CRISPR彩虹)的技术，这一技术允许科学家们标记和追踪活细胞中多达7个不同的基因组位点。这一标记系统将是一种宝贵的工具用于实时研究基因组结构。相关研究结果于2016年4月18日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“Multiplexed labeling of genomic loci with dCas9 and engineered sgRNAs using CRISPRainbow”。论文第一作者兼论文通信作者Hanhui Ma说，“大多数人利用CRISPR对基因组进行编辑。我们正在利用它标记DNA和追踪活细胞中的DNA运动。”
当前的技术一次最多只能够追踪活细胞中的三个基因组位点。若要标记上更多位点，则要求将细胞浸泡在甲醛中，让它们固定，而这种浸泡会杀死它们，并且使得人们不可能观察染色体的结构随着时间的推移或者对刺激物作出反应时如何作出改变。
为了克服这个技术难题，研究人员寻求CRISPR/Cas9的帮助。为了利用CRISPR/Cas9复合体对基因组的特定位点进行标记，他们让核酸酶Cas9发生基因突变使其失活，因而这种酶只能够结合到DNA上，但是不能够切割基因组。一旦失活，CRISPR/Cas9在向导RNA(gRNA)的引导下结合到基因组上的特定位点，而且研究人员能够对gRNA进行编辑，使得gRNA根据需要能够结合到不同的靶位点。
为了观察和追踪结合到基因组上的CRISPR/Cas9复合体，研究人员对gRNA进行基因改造，让它与三种主要的荧光蛋白中---红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白和蓝色荧光蛋白---的一种融合在一起。这些蛋白就可以在显微镜下实时观察和追踪到。通过附着它们当中的第二种荧光蛋白到这个向导RNA上，研究人员能够将这三种主要的荧光颜色两两组合，产生另外三种颜色：青色、洋红色和黄色。第七种颜色是将这三种颜色组合在一起时形成的白色。
CRISPRainbow技术让研究人员能够同时确定多达7种不同的DNA位点，每种位点对应一种不同的颜色。在活细胞中采用这种技术更能体现这种技术的威力，这是因为它能够追踪基因组的动态的拓扑运动，这可能具有重要的生物学影响。
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