小鼠变得更像人类了。研究人员首次通过精确地将小鼠基因组中较大的一部分替换为等效的人类DNA，成功地在小鼠身上重现了人类血液疾病。这项技术可以交换一个基因及其周围的基因组区域，可能使遗传学家能够克服目前在小鼠身上研究人类疾病的一些障碍。
“用突变小鼠来定义基因功能，无论是小鼠基因还是人类基因，都是最好的方法，”苏格兰爱丁堡大学的遗传工程师、描述该技术的《细胞》杂志报告的主要作者安德鲁·史密斯说。“通过我们所做的方式，你可以做到绝对精确。”
研究人员已经知道如何将单个小鼠基因替换为其人类对应基因，以创建所谓的转基因小鼠。但是，基因的活性也受基因外部的DNA片段的调节。该领域面临的问题是，等效基因在小鼠中的调节方式可能与在人类中不同。
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例如，α-地中海贫血曾试图通过删除部分小鼠α血红蛋白基因（一种携带氧气的血液蛋白形式）来建模，但一直未能成功。尽管相同的缺失会导致人类患病，但小鼠基因外部的调节DNA会弥补这种损失，从而导致该疾病的弱化版本。
为了插入人类α血红蛋白的调节机制，史密斯和他的同事们改编了一种名为Cre/lox的系统，用于交换两个基因片段。在他们修改的技术中，研究人员将两种不同的细菌lox DNA短片段插入小鼠胚胎细胞的基因组中，使其侧翼围绕着小鼠基因及其调节元件。
他们还将包含相同位置的匹配lox序列的等效人类DNA片段注入小鼠细胞中。然后，他们使用一种名为Cre重组酶的酶，将匹配的lox序列彼此连接，从而将小鼠DNA切换为人类片段。
果然，尽管基因交换很少发生，但当再次改变所得转基因小鼠以模仿α-地中海贫血时，它们具有与患有人类疾病的人相同的血红蛋白基因表达和红细胞形状变化，该小组报告说。
此外，史密斯说，没有将人类DNA随机插入其他位置，也没有插入多个副本或指向错误方向的片段——当研究人员通过其他方式将大段DNA插入小鼠基因组时，通常会出现这些问题。