基於CRISPR/Cas9的基因組編輯技術，可以有效修飾各種細胞類型（包括神經元）中的基因。 但是，即使在同一大腦區域，神經元集合在解剖學或功能上也不統一，而是分為不同的亞群。這種異質性需要特定神經元群體中的基因編輯。
2020年3月20日，北京大學神經科學研究所萬有與伊鳴共同通訊在Science Advances在線發表題為“Development of a CRISPR-SaCas9 system for projection- and function-specific gene editing in the rat brain”的研究論文，該研究基於CRISPR技術，結合AAV和細胞標記技術，以功能特異性模式實現基因編輯，在實驗大鼠的腦中實現特定記憶的精準刪除。
總而言之，該CRISPR-SaCas9系統與電生理學，行為分析，FACS和深度測序方法相結合，為生理和病理條件下的腦功能的精確基因組干擾提供了強大的策略。
具有獨特的遺傳，形態和功能特徵的神經元在哺乳動物的大腦中組織成複雜的神經元網絡。在特定的神經元亞型和/或環路中進行精確的基因操作對於查明神經元活動與行為之間的因果關係至關重要。基於DNA反義寡核苷酸和RNA干擾的體內方法已普遍用於大腦中的基因沉默。然而，在具有特定連接或功能特徵的神經元亞群中，尤其是在大鼠和非人類靈長類動物中，要實現穩定的基因敲除或基因修飾仍然具有挑戰性。條件重組系統已被廣泛用於以時空精度研究腦功能，但是動物模型的構建可能是勞動密集型且耗時的，特別是對於轉基因大鼠而言。
基於CRISPR-Cas9系統的基因組編輯技術可快速，高效，方便地修飾各種細胞類型中的內源基因，從而導致移碼插入/缺失（indel）突變並允許對大腦中特定基因進行功能分析。更有趣的是，體內基因編輯可以對神經元環路進行系統的遺傳解剖。然而，甚至在同一大腦區域中的神經元集成體也可以通過解剖學上的傳入/傳出連接或者在功能上通過募集各種任務而分為不同的亞群。 這種異質性將需要用於控制特定神經元群體中的干擾技術，例如基於投影和功能的特定CRISPR-Cas9方法，以促進神經環路研究中的快速基因編輯。
在神經系統中應用CRISPR-Cas9系統的另一個障礙是病毒載體的載荷有限。腺相關病毒（AAV）是最常用的載體之一。化膿性鏈球菌（SpCas9）廣泛使用的核酸內切酶Cas9受通用AAV遞送載體的容量限制（通常小於4.4到4.7 kb）和包裝效率低下的限制。相比之下，來自金黃色葡萄球菌的Cas9直系同源物（SaCas9）短1 kb以上，但編輯基因組的效率與SpCas9相似。
在本研究中，研究人員旨在開發一種CRISPR-SaCas9系統，該系統可以編輯具有特定連接或功能特徵的神經元亞群中的靶基因。作為概念證明，研究人員選擇了cbp（CREB結合蛋白）作為目標基因，它具有對神經元興奮性和記憶形成至關重要，並試圖實現投射和功能特異性與恐懼記憶有關的神經迴路中的基因敲低。該功能特定的CRISPR-SaCas9系統的高效性和特異性可廣泛應用於神經環路研究。
總而言之，該研究是基於CRISPR的技術的首次應用，結合AAV和細胞標記技術，以功能特異性模式實現基因編輯。該CRISPR-SaCas9系統與電生理學，行為分析，FACS和深度測序方法相結合，為生理和病理條件下的腦功能的精確基因組干擾提供了強大的策略。
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