在過去的數(shù)十年里，我們“讀取”DNA的能力取得了巨大的進(jìn)展，然而理解和改變遺傳密碼即“重寫”DNA編碼指令的能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后。近期來自魏茨曼研究所的新研究促進(jìn)了我們對于遺傳密碼的理解：它提出了一種新的方法可有效地將大量精心策劃的片段導(dǎo)入到活細(xì)胞基因組并檢測這些改變的效應(yīng)。這些研究成果報道在6月出版的《自然生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）和《自然遺傳》（Nature Genetics）雜志上。

直到現(xiàn)在，改變DNA序列一直是一個緩慢且勞動密集型的過程。每次需花費(fèi)數(shù)周的時間僅能改變一個DNA區(qū)域；測試其中每種改變的效應(yīng)則需要更長的時間。在新研究中魏茨曼研究所的科學(xué)家們開發(fā)出一種技術(shù)使研究人員以一種有計劃的系統(tǒng)的方式同時介導(dǎo)成千上萬的DNA區(qū)域進(jìn)入成千上萬的活細(xì)胞——每個DNA區(qū)域在一個單獨(dú)的細(xì)胞中，以及在單次實(shí)驗(yàn)中以極高的精度測量每種改變的效應(yīng)變?yōu)榭赡堋?/SPAN>

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、魏茨曼研究所計算科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)和分子細(xì)胞生物學(xué)系Eran Segal 教授說：“這種快速的方法將大大推進(jìn)我們對于DNA‘語言’的理解。讀出個體的完整基因組已成為了容易辦到的任務(wù)，但是什么被準(zhǔn)確地編寫進(jìn)了那樣的基因組中？畢竟，一個基因組看起就像一長串的字母，它的含義大部分尚不清楚。只是破譯DNA字母就像是試圖通過聽它的朗讀來理解一門外國語言一樣。我們的方法將幫助我們識別DNA‘單詞’，并理解它們的含義?！?/SPAN>

了解編寫在DNA中的內(nèi)容可能會幫助我們解譯在人們間的基因型差異生成他們之間看得見的差別的機(jī)制，通過這種途徑我們考量細(xì)胞發(fā)揮功能的途徑。因此，例如，它有可能闡明哪種遺傳差異對某些個體中各種疾病的形成負(fù)責(zé)任。魏茨曼研究所的技術(shù)還可以促成改良的基因治療，將新的基因或改良的調(diào)控序列導(dǎo)入到細(xì)胞中修復(fù)遺傳缺陷。

在本研究中，科學(xué)家們調(diào)查了DNA語言的一個重要方面：如何調(diào)控編碼在DNA中的基因表達(dá)，這些指令決定了遺傳密碼中每個基因的活性水平。因?yàn)榛虻幕钚运綄?xì)胞功能起至關(guān)重要的影響，這一問題被視為是分子生物學(xué)的中心問題之一已經(jīng)開展了數(shù)十年的研究。新技術(shù)使得科學(xué)家們能夠分離和測試各種參數(shù)對于基因活性水平的影響：例如，一個基因的活性水平如何受到基因的調(diào)控序列距離的影響。研究人員成功地闡明了各種參數(shù)是如何定義這一調(diào)控“語言”的，并顯示了遺傳序列的蓄意改變是如何影響這些參數(shù)以一種可預(yù)測的方式改變基因的活性水平的。

新方法包含四個步驟以一種創(chuàng)新的方式與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合。這些步驟包括：在DNA芯片上構(gòu)建50000個不同的遺傳序列；同時將這些序列大量插入到細(xì)胞中；利用分選儀辨別“報告”基因的表達(dá)水平進(jìn)行細(xì)胞分選；以及高通量的平行DNA測序。