世界各地的科学家一直在各种动植物物种中使用CRISPR/Cas9来编辑遗传信息。编辑基因组的一种方法可以控制基因的两个拷贝中哪一个传递给下一代。虽然近年来在昆虫中开发了这种“主动遗传学”方法，但在哺乳动物中创建这种工具更具挑战性，并且由于世代之间的时间较长，测试它们需要更长的时间。

他们的研究成果将于1月23日发表在该杂志上自然美国加州大学圣地亚哥分校的一个联合研究小组在老鼠身上开发了一种新的活性基因技术。加州大学圣地亚哥分校研究生Hannah Grunwald、助理研究员Valentino Gantz和助理教授Kimberly Cooper领导的同事们的成就，为这项技术的进一步发展奠定了基础，包括对人类疾病的生物医学研究。

库珀说:“我们的动机是将其开发为实验室研究人员控制小鼠多种基因遗传的工具。”“随着进一步的发展，我们认为有可能制作复杂的人类遗传疾病的动物模型，比如关节炎和癌症，这在目前是不可能的。”

为了证明在老鼠身上的可行性，研究人员在控制皮毛颜色的酪氨酸酶基因中植入了一种活跃的基因“模仿”DNA元素。当“模仿猫”元素破坏了老鼠体内的两个基因拷贝时，原本是黑色的皮毛就变成了白色，这显然表明他们的方法取得了成功。与建立在类似潜在分子机制上的昆虫CRISPR/Cas9“基因驱动”系统不同，“CopyCat”元素的设计也使其不能独自在种群中传播。

在为期两年的项目期间，研究人员使用了多种策略来确定CopyCat元素可以从一条染色体复制到另一条染色体上，以修复CRISPR/Cas9靶向DNA中的断裂。结果，最初只存在于两条染色体中的一条上的元素被复制到另一条染色体上。在其中一个家庭中，多达86%的后代从母亲那里继承了模仿元素，而不是通常的50%。

这种新方法在雌性老鼠产生卵子的过程中起作用，但在雄性老鼠产生精子的过程中不起作用。这可能是由于雄性和雌性减数分裂的时间不同，减数分裂通常是染色体配对以洗牌基因组的过程，可能有助于这种工程复制事件。

该研究的合著者、加州大学圣地亚哥分校教授Ethan Bier表示，研究结果“为合成生物学的各种应用开辟了道路，包括研究不同生物过程的复杂遗传系统的模块化组装。”爱博网投领导者

库珀和她的实验室成员现在正从这第一个基于单一基因的哺乳动物活跃基因成功开始，并试图将该工具扩展到多个基因和特征。

“我们已经证明，我们可以将一种基因型从杂合子转化为纯合子。现在我们想看看能否有效地控制动物体内三种基因的遗传。如果这项技术能够同时应用于多个基因，那么它将彻底改变老鼠的遗传学。”

虽然这项新技术是为实验室研究而开发的，但一些人已经设想，未来的基因驱动将以这种方法为基础，在野生环境中努力恢复被入侵物种(包括啮齿动物)侵占的生态系统中自然生物多样性的平衡。

Bier说:“通过进一步的改进，应该有可能开发出基因驱动技术来修改或可能减少作为疾病载体或对本地物种造成损害的哺乳动物种群。”

然而，这些数据也表明，在野外实际使用所需的技术改进使人们有时间仔细考虑这项新技术的哪些应用可以而且应该得到实施。然而，研究人员指出，他们的结果证明了一项实质性的进步，可能已经减少了推进人类疾病的生物医学研究和了解其他类型的复杂遗传特征所需的时间、成本和动物数量。

“我们对了解进化的机制也很感兴趣，”库珀说。“对于已经进化了数千万年的某些特征，基因变化的数量比我们目前在老鼠身上收集到的要多，例如，我们无法理解是什么导致蝙蝠的手指长成了翅膀。”所以我们想要制造很多这些活跃的遗传工具来了解哺乳动物多样性的起源。”

前加州大学圣地亚哥分校博士后Gunnar Poplawski(共同第一作者，现就职于新加坡国立大学)和助理研究员徐祥茹也参与了这项研究。