Một cách đã được chứng minh để truy tìm nguồn gốc di truyền của bệnh là loại bỏ từng gen riêng lẻ ở động vật và nghiên cứu tác động của chúng lên cơ thể. Vấn đề là bệnh lý của nhiều bệnh được xác định bởi nhiều gen, làm phức tạp nỗ lực của các nhà khoa học trong việc xác định tác động của từng gen đối với bệnh tật. Để làm được điều này, họ phải tiến hành nhiều thí nghiệm trên động vật—mỗi thí nghiệm cho mỗi biến đổi gen mong muốn.
Các nhà nghiên cứu do Randall Platt, Giáo sư Kỹ thuật sinh học tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Hệ thống Sinh học tại ETH Zurich ở Basel dẫn đầu, hiện đã phát triển một phương pháp giúp đơn giản hóa và tăng tốc đáng kể nghiên cứu trên động vật thí nghiệm: sử dụng kéo di truyền CRISPR-Cas, họ có thể thay đổi hàng chục gen cùng lúc trong tế bào của một động vật, giống như một bức tranh khảm.
Mặc dù không có nhiều hơn một gen bị thay đổi trong mỗi tế bào nhưng các tế bào khác nhau trong cơ quan có thể bị thay đổi theo những cách khác nhau. Điều này cho phép phân tích chính xác từng tế bào. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu tác động của nhiều thay đổi di truyền khác nhau trong một thí nghiệm.
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich đã áp dụng thành công phương pháp này trên động vật sống, đặc biệt là chuột trưởng thành. Các nhà khoa học khác trước đây đã phát triển các phương pháp tương tự trên tế bào nuôi cấy hoặc phôi động vật.
Để "cho" tế bào chuột biết gen nào mà chiếc kéo di truyền CRISPR-Cas nên tiêu diệt, các nhà nghiên cứu đã sử dụng virus liên quan đến adeno (AAV), một chiến lược phân phối có thể nhắm mục tiêu vào bất kỳ cơ quan nào. Họ đã chuẩn bị virus để mỗi virion mang thông tin để tiêu diệt một gen cụ thể, sau đó lây nhiễm vào chuột một hỗn hợp virus mang hướng dẫn để tiêu diệt các gen khác nhau. Bằng cách này, họ có thể tắt các gen khác nhau trong tế bào của cơ quan. Trong nghiên cứu này, họ đã chọn bộ não.
Sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich cùng với các đồng nghiệp tại Đại học Geneva đã thu được manh mối mới về một căn bệnh di truyền hiếm gặp ở người, hội chứng xóa 22q11.2. Những người mắc chứng rối loạn này biểu hiện nhiều triệu chứng khác nhau và thường được chẩn đoán mắc các bệnh khác, chẳng hạn như tâm thần phân liệt và rối loạn phổ tự kỷ. Trước đây, người ta biết rằng căn bệnh này là do một vùng nhiễm sắc thể chứa 106 gen gây ra. Căn bệnh này cũng được biết là có liên quan đến nhiều gen, nhưng người ta vẫn chưa biết gen nào đóng vai trò gây ra căn bệnh này.
Trong nghiên cứu về chuột, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào 29 gen ở vùng nhiễm sắc thể này cũng hoạt động trong não chuột. Trong tế bào não của mỗi con chuột, họ đã sửa đổi một trong 29 gen và sau đó phân tích cấu hình RNA của tế bào não. Các nhà khoa học đã có thể chỉ ra rằng ba trong số các gen này chịu trách nhiệm chính cho sự rối loạn chức năng của các tế bào não. Ngoài ra, họ còn tìm thấy các mô hình trong tế bào chuột tương tự như các mô hình được thấy trong bệnh tâm thần phân liệt và rối loạn phổ tự kỷ. Trong số ba gen, một gen đã được biết đến, nhưng hai gen còn lại trước đây chưa phải là tâm điểm chú ý của giới khoa học.
Antonio Santinha, nghiên cứu sinh tiến sĩ trong nhóm của Platt và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: “Nếu chúng tôi biết gen nào hoạt động bất thường trong một căn bệnh, chúng tôi có thể cố gắng phát triển các loại thuốc bù đắp cho sự bất thường này”.
Phương pháp này cũng có thể áp dụng để nghiên cứu các bệnh di truyền khác. Santinha cho biết: “Trong nhiều bệnh bẩm sinh, có nhiều gen liên quan chứ không chỉ một gen. "Điều tương tự cũng đúng đối với các rối loạn tâm thần như tâm thần phân liệt. Công nghệ của chúng tôi hiện cho phép chúng tôi nghiên cứu các bệnh như vậy và nguyên nhân di truyền của chúng trực tiếp ở động vật trưởng thành. Các gen được sửa đổi trong mỗi thí nghiệm. Số lượng có thể tăng từ 29 hiện tại lên vài trăm". Một ưu điểm nữa là các nhà khoa học chỉ cần tiêm AAV vào máu của động vật. AAV có nhiều đặc điểm chức năng khác nhau. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại virus có thể xâm nhập vào não động vật. Tùy thuộc vào nội dung đang được nghiên cứu, AAV nhắm mục tiêu vào các cơ quan khác cũng có thể được sử dụng.
ETH Zurich đã được cấp bằng sáng chế cho công nghệ này và giờ đây các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ sử dụng nó như một phần của nghiên cứu "peptide" của họ.