为了研究肌肉疾病，科学家们依靠小鼠作为模型生物。巴塞尔大学的研究人员现已开发出一种新方法，不仅比传统方法更快、更有效，而且还大大减少了研究肌纤维基因功能所需的实验动物数量。

研究人员使用小鼠作为模型生物来研究骨骼肌的结构和功能、神经肌肉疾病和肌肉的衰老过程。科学家们意识到他们在使用动物方面的责任，并承诺在巴塞尔大学在动物辅助研究和畜牧业中严格执行所谓的3R原则——替代、减少、细化。

巴塞尔大学 Biozentrum 的 Markus Rüegg 教授的研究小组开发的新方法是朝着减少实验动物数量迈出的又一步。该方法还开辟了快速、经济且高效地同时研究肌纤维中多个基因甚至整个信号通路的新方法。该研究结果现已发表在《自然通讯》杂志上。

研究肌纤维基因的困难

研究肌肉中的基因功能具有挑战性。一方面，肌纤维非常大，孤立时非常脆弱。另一方面，在人类中，它们长达半米并包含数千个细胞核。为了改变和研究肌纤维中的基因功能，必须改变所有的肌纤维细胞核，这是很难实现的。

多年来，科学家们一直在使用 CRISPR/Cas9 方法来研究基因功能。该方法使用病毒将所谓的 Cas9 蛋白和专门设计的引导 RNA 引入生物体，从而引入细胞核。Cas9 蛋白在引导 RNA 识别的位点切割基因组 DNA。Cas9 蛋白和向导 RNA 的这种组合可以改变细胞中的基因功能。

CRISPR-Cas9方法可以拆分

然而，为了确保病毒只改变肌肉纤维的基因表达，而不同时改变其他器官的基因表达，研究团队将CRISPR/Cas9方法与另一种方法结合起来：首先，研究人员成功培育了带有Cas9的小鼠蛋白质已经存在于他们的肌肉纤维中——但仅限于此。然后，他们用一种所谓的腺相关病毒将所需的向导RNA引入生物体，这种病毒会感染肌肉。

这种组合导致肌纤维中的引导 RNA 遇到 Cas9 蛋白，从而根据需要改变遗传物质。“该方法使我们能够确保只有肌肉纤维真正改变其遗传物质，”第一作者 Marco Thürkauf 解释道。

更少的实验动物和更高效的结果

由于腺相关病毒还可以同时转运多个引导RNA，因此该团队现在可以使用该方法同时研究多个基因甚至整个信号通路。此外，该方法显着减少了所需实验动物的数量。

“所有使用的动物都适合研究基因，不需要经过多年的饲养。这使得在不使用大量小鼠的情况下研究肌肉纤维和神经肌肉疾病成为可能。”Marco Thürkauf 说。

其他研究小组也已经表达了他们的兴趣。“我们的研究社区中已经有几个感兴趣的团体想要使用我们的方法，”Markus Rüegg 说。“这对于肌肉研究本身以及我们减少动物实验的目标来说都是一个巨大的收获。”