[图]新技术能帮科学家大规模地评估人类基因的三维结构

使用这项新技术，科研团队可以观察基因组中多个组同时相互作用的调控元素，而不是成对的元素，这对基因表达等细胞活动产生影响。他们的研究最近发表在《自然-生物技术》杂志上，可能有助于澄清细胞特性和基因组结构之间的联系。

该论文的高级作者、纽约基因组中心的核心成员、威尔康奈尔医学院病理学和实验室医学以及计算生物医学副教授 Marcin Imieliński 解释说：“了解基因组的三维结构将帮助研究人员更好地了解基因组的功能，特别是了解不同细胞身份的编码。我们研究基因组结构的方法给了我们惊人的洞察力，但也有关键的限制”。

此前检查某个基因组三维机构，需要科研人员调查两个基因组上的位点或物理位点彼此之间的互动频率。但目前人类已经发现，称之为“增强子”（enhancers）和“启动子”（promoters）的这对基因组会相互作用以控制基因表达的组件。

而这些配对的信息会传递出不完整的基因结构和功能。Imieliński 博士举例说道，将某个折叠的图案和某种特定细胞身份（例如肝脏、肺或上皮细胞）的基因组联系起来一直就非常困难。科学家们推测，这种折叠会影响基因表达。他说：“但细胞类型是如何被编码的，特别是在DNA的结构中，一直是个谜”。

这支 Imieliski 博士带领的科研团队另一位重要人物是该论文的第一作者 Aditya Deshpande，他是计算生物学和医学的 Tri-Institutional Ph.D. 毕业生，曾在 Dr. Imieliski 实验室工作。他创造了一种全新的全基因组检测和算法，使他们能够研究基因组的某个位点，而不是成对的。

科研团队将 Hi-C（染色质构象捕获，通过 DNA 和蛋白质组合以评估基因组三维结构的标准方法）技术改为纳米孔测序，或对长而连续的DNA分子链进行高通量测序。这种新技术被命名为“Pore-C”，能够让研究人员检查数以千万计的基因组三维结构。

科研团队还开发了统计方法，通过基因组是否相互合作以影响基因表达来确定哪些基因组是重要的。Imieliński 博士说：“基因组的许多三维互动并不重要。我们的分析方法帮助我们优先考虑可能对基因组功能很重要的群体相互作用”。作为该研究的一个关键发现，研究人员发现，最重要的DNA元素合作分组发生在与细胞身份相关的基因周围。

未来的实验将探索哪些特定的基因组元件分组对细胞特性的各个方面至关重要。这项新技术还可能帮助研究人员了解干细胞（人体的未成熟主细胞）如何分化成不同的细胞类型。

此外，研究人员可能能够更好地了解癌细胞的异常情况。Imieliński博士说：“在未来，这项技术可能真的有助于了解癌细胞基因组是如何重排的，以及这些重排如何驱动改变的细胞身份，使癌症得以生长和扩散”。