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研究人員利用微生物菌種一種革命性的遺傳工程新技術：CRISPR，將從小鼠結締組織中分離出來的細胞直接轉變成了神經元細胞。2006年發現了將成人結締組織細胞——成纖維細胞逆轉為可分化為所有細胞類型的不成熟干細胞的方法。因在研究和醫學中顯示出的前景，這些所謂的誘導多能干細胞讓山中伸彌僅在6年后即獲得了諾貝爾醫學獎。自那以后，研究人員已發現了其他的一些方法讓細胞在不同類型之間轉換。這主要是通過導入許多額外拷貝的“主開關”基因，生成一些蛋白開啟負責生成一種特定細胞類型的整個遺傳網絡而做到的。
現在，研究人員開發出了一種策略避開了對額外基因拷貝的需求。通過利用一種改造版的CRISPR遺傳工程技術直接開啟了存在于基因組中的自然拷貝。這些早期的結果表明，新轉化的神經元細胞比采用將新基因*添加到基因組中去的方法顯示更*、更持久的轉化。這些細胞可以用來建立神經系統疾病模型，發現新療法，開發出個體化藥物，并有可能在未來實施細胞治療。
這一技術在科學和醫學上有著許多的應用。例如，我們對于大多數人的神經元將會如何響應一種藥物或許會有一個大概的印象，但我們并不知道你那具有特殊遺傳學的特異性神經元將會如何響應藥物。取得你的大腦活組織標本測試你的神經元并不可取。但如果我們可以從你的手臂取得皮膚細胞，將它轉化為神經元，然后用各種藥物組合來處理它，我們就可以確定一種的個體化治療。有效生成穩定，且與你的真正神經元具有相似遺傳編程的神經元是一個挑戰。這一直是該領域一個重要的障礙。在上世紀50年代，英國發育生物學家提出，可以將不成熟的干細胞分化為特定成體細胞類型視作為，沿著脊形山脈一側向下滾到眾多山谷其中的一個里面。微生物菌種每一條路徑細胞都走下一個特定的斜坡，其zui終目的地的選項變得更加的有限。如果你想改變目的地，一種選項就是將細胞垂直推回到山上——這就是重編程細胞成為誘導多能干細胞背后的想法。另一種選項就是將它水平向上推，直接進入到另一個山谷中。如果你能特異地開啟所有的神經元基因，也許你就無須回到山上。
    以往的一些方法是通過導入病毒，注射額外基因拷貝來生成稱作為主轉錄因子的大量蛋白做到這一點的。這些蛋白結合基因組中成千上萬的基因，開啟了細胞類型特定的基因網絡，這對于每種細胞類型而言都是*的。但這種方法具有一些缺點。不再采用一種病毒*地導入存在基因的新拷貝，而是提供一個暫時的信號以一種穩定的方式來改變細胞類型將是可取的。然而，要以一種有效的方式做到這一點，可能需要對細胞的遺傳程序做出一些非常特異的改變。在新研究中，研究人員們采用了CRISPR來激活自然生成重要轉錄因子控制神經元基因網絡的三個基因，而沒有使用病毒導入這些基因的額外拷貝。
CRISPR是靶向和切分熟悉入侵病毒DNA的一個細菌防御系統的改良版本。在本案例中，這一系統經調整不再涉及切割。轉而，識別特定DNA的片段的機器完好無損，它與一個基因激活子連接在一起。研究人員用這一CRISPR系統處理了實驗室中的小鼠成纖維細胞。測試結果表明，一旦被CRISPR激活，三種神經元主轉錄因子基因會強有力地激活神經元基因。這使得成纖維細胞傳導了一些電信號——這是神經元細胞的一個標志。甚至在CRISPR激活子停止作用后，這些細胞仍保持它們的神經元特性。當用病毒生成的主轉錄因子沖擊細胞時， 有可能讓一些細胞表現得像神經元。但如果它們已真正成為了自主運作的神經元，那它們不應該需要持續存在這些外部刺激。實驗表明，新的CRISPR技術生成的神經元靶基因上的一種表觀遺傳程序與天然存在于小鼠腦組織中神經元標記相匹配。接下來將把這一方法擴展的人類細胞中，提高這一技術的效率，嘗試清除其他的一些表觀遺傳障礙，使得它可以用于建立一些特定疾病的模型。在未來，你可以想象生成神經元，并將它們移植到大腦中去治療帕金森病或其他神經退行性疾病。即便我們走不到那么遠，你還可以利用微生物菌種在實驗室做許多事情，以幫助開發出更好的療法。