美國國家科學院院刊PNAS雜志上發表的一項研究顯示，用CRISPR/Cas9修飾垃圾DNA中的一個堿基，會改變基因組大量片段的折疊方式。這意味著CRISPR/Cas9有望用于治療以基因組錯誤折疊為特征的疾病。
“實施靶向性手術可以重塑人類基因組，精確控制其折疊形式，”文章的通訊作者，Baylor醫學院的Erez Lieberman Aiden說。“人們可以操縱相應代碼的定位，有效破壞、移動和創造基因組中的環。”
文章另一位通訊作者是著名遺傳學家、美國科學院院士Eric S。 Lander教授。Lander教授是Broad研究所的創始人，也是人類基因組計劃主要負責人之一。他和同事開發的高分辨率染色體構象捕獲技術Hi-C，將細胞核里的DNA-DNA鄰位連接與大規模平行測序相結合，能無偏好地鑒定全基因組的染色質互作。
Aiden等人利用Hi-C技術建立了高分辨率的基因組圖譜，揭示了超過一百五十億染色質接觸。他們從中鑒定了大約一萬個DNA環，這些環是相隔較遠的2段DNA湊在一起形成的。研究顯示，DNA環將基因組劃分成不同的接觸結構域（contact domain），這些環的錨定點上存在CCCTC結合因子（CTCF）的結合位點。
在這項研究中，研究人員將上述高分辨率圖譜與顯微鏡檢測和基因組編輯結合起來，分析了染色質纖維、接觸結構域和環的具體結構。研究指出，人們可以通過可預測的方式重新設計染色質環和結構域，比如用CRISPR/Cas9在CTCF位點生成高度靶向性的突變。
“設計環的能力在合成生物學領域很有價值，”文章的共同第一作者，斯坦福大學的Adrian Sanborn說。“這為我們打開了一個全新領域，有助于更有效的設計基因調控回路和控制系統。進一步研究基因組3D折疊設計，將為人們提供大量能選擇性開啟和關閉基因的新工具。”
這項研究也具有重要的臨床意義。“基因組三維結構的精確讀寫能力，可以幫助我們更好的檢測和剖析各種3D折疊在疾病中的影響，”另一位文章第一作者，Stanford大學的Suhas Rao說。“真正通過改變基因組3D結構來治療疾病還有很長的路要走，不過設計基因組折疊的能力是深入理解復雜遺傳學疾病的重要一步。”