著名遗传学家：用CRISPR重塑基因组

美国国家科学院院刊PNAS杂志上发表的一项研究显示，用CRISPR/Cas9修饰垃圾DNA中的一个碱基，会改变基因组大量片段的折叠方式。这意味着CRISPR/Cas9有望用于治疗以基因组错误折叠为特征的疾病。

“实施靶向性手术可以重塑人类基因组，精确控制其折叠形式，”文章的通讯作者，Baylor医学院的Erez Lieberman Aiden说。“人们可以操纵相应代码的定位，有效破坏、移动和创造基因组中的环。”

文章另一位通讯作者是著名遗传学家、美国科学院院士Eric S. Lander教授。Lander教授是Broad研究所的创始人，也是人类基因组计划主要负责人之一。他和同事开发的高分辨率染色体构象捕获技术Hi-C，将细胞核里的DNA-DNA邻位连接与大规模平行测序相结合，能无偏好地鉴定全基因组的染色质互作。

Aiden等人利用Hi-C技术建立了高分辨率的基因组图谱，揭示了超过一百五十亿染色质接触。他们从中鉴定了大约一万个DNA环，这些环是相隔较远的2段DNA凑在一起形成的。研究显示，DNA环将基因组划分成不同的接触结构域。

在这项研究中，研究人员将上述高分辨率图谱与显微镜检测和基因组编辑结合起来，分析了染色质纤维、接触结构域和环的具体结构。研究指出，人们可以通过可预测的方式重新设计染色质环和结构域，比如用CRISPR/Cas9在CTCF位点生成高度靶向性的突变。（延伸阅读：Science推出CRISPR特辑：一场正在进行的革命）

“设计环的能力在合成生物学领域很有价值，”文章的共同第一作者，斯坦福大学的Adrian Sanborn说。“这为我们打开了一个全新领域，有助于更有效的设计基因调控回路和控制系统。进一步研究基因组3D折叠设计，将为人们提供大量能选择性开启和关闭基因的新工具。”

这项研究也具有重要的临床意义。“基因组三维结构的精确读写能力，可以帮助我们更好的检测和剖析各种3D折叠在疾病中的影响，”另一位文章第一作者，Stanford大学的Suhas Rao说。“真正通过改变基因组3D结构来治疗疾病还有很长的路要走，不过设计基因组折叠的能力是深入理解复杂遗传学疾病的重要一步。”