一個國際研究小組在了解酶如何“編輯”基因方面取得了重要進展：觀察到了一類被稱為CRISPR的酶綁定并改變DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)的過程。這項發(fā)表于5月27日（北京時間）美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上的研究成果有望為糾正人類的遺傳疾病鋪平道路。

CRISPR意即“成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)”，在上世紀80年代才首次為人們所認知。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)40%已測序細菌和90%已測序古細菌的基因組存在這種重復(fù)序列，而且細菌已開發(fā)出一套可以探測和切斷外來DNA的免疫策略。其機理大致如此：CRISPR序列與很多病毒、噬菌體或者質(zhì)粒的DNA序列同源，受到攻擊的細菌會以相匹配的DNA為目標(biāo)進行自然防御。它們所采用的手段，就是利用一種名為Cas9的內(nèi)切酶，裂解外來DNA。

基因工程師們意識到，如果將細菌的CRISPR-Cas9系統(tǒng)插入其它生物體細胞，它們也能夠?qū)δ繕?biāo)DNA進行切割。就在去年，這一革命性的基因編輯技術(shù)收獲了一系列成果：多個研究團隊已經(jīng)成功對人體、小鼠、斑馬魚、大米、小麥等細胞中的基因進行刪除、添加、激活或抑制等操作，從而證明該技術(shù)的廣泛適用性。

不過，人類基因組有30億個堿基對，要準(zhǔn)確鎖定某個目標(biāo)DNA，工作量大致相當(dāng)于從一套23卷的《百科全書》中找出一個拼錯的單詞。因此，研究人員為Cas9這把“基因剪刀”找了一個與目標(biāo)基因匹配的RNA（核糖核酸）作為“導(dǎo)航儀”。在這個靶向過程中，Cas9拉開DNA鏈，并插入RNA，使之形成了一個被稱為R環(huán)的特定序列結(jié)構(gòu)。

在最新研究中，英國布里斯托爾大學(xué)和立陶宛生物技術(shù)研究所的科學(xué)家使用經(jīng)過特別改裝的顯微鏡對R環(huán)模型進行了檢測。顯微鏡下的單個DNA分子被磁場拉伸著，通過改變DNA受到的扭力，他們能夠直接觀測由單個CRISPR酶介導(dǎo)R環(huán)形成的過程。這使得這個過程中以前不為人知的一些步驟畢現(xiàn)無疑，也讓研究人員能夠探討DNA堿基對序列對R環(huán)形成的影響。

布里斯托爾大學(xué)生物化學(xué)系教授馬克·斯茲克澤爾昆說：“我們進行的單分子實驗加深了有關(guān)DNA序列對R環(huán)形成的影響的認識。這將有助于未來合理地重新設(shè)計CRISPR酶，以提高其精確度，將脫靶效應(yīng)（即在不需要的地方引起基因變異）降至最低。這對我們最終利用這些工具來糾正患者的遺傳疾病至關(guān)重要。”