一個國際科學(xué)家小組促使我們朝著更深層次地了解一些酶“編輯”基因的機制邁出了重要一步，從而為糾正患者的遺傳疾病鋪平了道路。

來自布里斯托大學(xué)和立陶宛生物技術(shù)研究院的研究人員觀察了，一種叫做CRISPR的酶結(jié)合和改變DNA結(jié)構(gòu)的過程。

發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上的這些研究結(jié)果，為最終利用這些基因組編輯工具來糾正人類遺傳疾病提供了至關(guān)重要的一塊拼圖。

CRISPR酶最初發(fā)現(xiàn)于上世紀80年代，是細菌和古細菌為了抵御病毒和質(zhì)粒的不斷攻擊而演化而來的一種獲得性免疫防御機制。近期科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)其中一種CRISPR酶——Cas9可用于編輯人類的基因組。

通過精心設(shè)計，這些酶可以靶向30億DNA分子堿基對中的堿基組合。這相當(dāng)于在23卷的百科全書中糾正一個拼錯的單詞。

為了實現(xiàn)這種大海撈針，CRISPR酶利用了RNA分子。靶向過程要求CRISPR酶分開DNA鏈，將這一RNA插入到稱作為“R-環(huán)”（R-loop）的序列特異性結(jié)構(gòu)中。

該研究小組利用特別改裝的顯微鏡測試了R-環(huán)模型，在顯微鏡中單個DNA分子在磁場中被拉伸。通過改變DNA上的切向力，研究人員可以直接觀察單個CRISPR酶介導(dǎo)的R-環(huán)形成事件。

這使得他們揭示出了這一過程中從前隱藏的一些步驟，并探查了DNA堿基序列的影響。

布里斯托大學(xué)生物化學(xué)院Mark Szczelkun教授說：“利用這些令人興奮的基因組編輯工具存在的一個重大挑戰(zhàn)是，要確保只靶向基因組中的特異位點。”

“我們的單分子檢測促成更深入地了解了DNA序列對于R-環(huán)形成的影響。在未來這將幫助合理地重新設(shè)計CRISPR酶來提高它們的精確度，將脫靶效應(yīng)降至最少。如果我們想要最終將這些工具應(yīng)用于糾正患者的遺傳疾病這將是至關(guān)重要的。