在過(guò)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(xiě)”DNA編碼指令的能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后。近期來(lái)自魏茨曼研究所的新研究促進(jìn)了我們對(duì)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(cè)這些改變的效應(yīng)。這些研究成果報(bào)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(gè)緩慢且勞動(dòng)密集型的過(guò)程。每次需花費(fèi)數(shù)周的時(shí)間僅能改變一個(gè)DNA區(qū)域；測(cè)試其中每種改變的效應(yīng)則需要更長(zhǎng)的時(shí)間。在新研究中魏茨曼研究所的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)使研究人員以一種有計(jì)劃的系統(tǒng)的方式同時(shí)介導(dǎo)成千上萬(wàn)的DNA區(qū)域進(jìn)入成千上萬(wàn)的活細(xì)胞——每個(gè)DNA區(qū)域在一個(gè)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(cè)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(jì)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(shuō)：“這種快速的方法將大大推進(jìn)我們對(duì)于DNA‘語(yǔ)言’的理解。讀出個(gè)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(xiě)進(jìn)了那樣的基因組中？畢竟，一個(gè)基因組看起就像一長(zhǎng)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(guò)聽(tīng)它的朗讀來(lái)理解一門(mén)外國(guó)語(yǔ)言一樣。我們的方法將幫助我們識(shí)別DNA‘單詞’，并理解它們的含義。”

了解編寫(xiě)在DNA中的內(nèi)容可能會(huì)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(jiàn)的差別的機(jī)制，通過(guò)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(duì)某些個(gè)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(yǔ)言的一個(gè)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(gè)基因的活性水平。因?yàn)榛虻幕钚运綄?duì)細(xì)胞功能起至關(guān)重要的影響，這一問(wèn)題被視為是分子生物學(xué)的中心問(wèn)題之一已經(jīng)開(kāi)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(cè)試各種參數(shù)對(duì)于基因活性水平的影響：例如，一個(gè)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(yǔ)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(cè)的方式改變基因的活性水平的。

新方法包含四個(gè)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(gè)不同的遺傳序列；同時(shí)將這些序列大量插入到細(xì)胞中；利用分選儀辨別“報(bào)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(cè)序。