細(xì)菌一直在與病毒或入侵核酸進(jìn)行斗爭(zhēng)，為此它們演化出了多種防御機(jī)制，CRISPR–Cas9適應(yīng)性免疫系統(tǒng)就是其中之一。規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)CRISPR與內(nèi)切酶Cas9的組合，可以在引導(dǎo)RNA的指引下，靶標(biāo)并切割入侵者的遺傳物質(zhì)。2012年研究者們利用這一特點(diǎn)，將CRISPR系統(tǒng)制成了強(qiáng)大的基因組編輯工具。

哈佛醫(yī)學(xué)院和加州大學(xué)的研究人員最近在CRISPR–Cas9的基礎(chǔ)上，開發(fā)了在活細(xì)胞中快速演化的DNA條碼。這項(xiàng)研究發(fā)表在Nature Methods雜志上，文章通訊作者是哈佛醫(yī)學(xué)院的著名遺傳學(xué)家George M Church和加州大學(xué)圣地亞哥分校的Prashant Mali。

George M Church是哈佛醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)教授、Wyss研究所的核心成員。他開發(fā)了首個(gè)直接基因組測(cè)序和DNA多重化方法，為1994年破譯首個(gè)細(xì)菌基因組合2003年的二代測(cè)序技術(shù)奠定基礎(chǔ)。他領(lǐng)導(dǎo)個(gè)人基因組項(xiàng)目，讓公眾參與進(jìn)來分享基因組和健康數(shù)據(jù)。他想辦法用DNA編碼數(shù)據(jù)，暫時(shí)記錄了活細(xì)胞中的事件。他將基因組讀寫技術(shù)結(jié)合起來，對(duì)細(xì)菌基因組進(jìn)行迄今最大規(guī)模的重寫。他還率先將CRISPR用于器官移植、逆轉(zhuǎn)衰老和gene drive。

研究人員構(gòu)建了一種歸巢引導(dǎo)RNA（hgRNA）。這種hgRNA會(huì)指導(dǎo)Cas9–hgRNA復(fù)合體到hgRNA自己的DNA位點(diǎn)。研究顯示，歸巢CRISPR–Cas9系統(tǒng)可以作為細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的基因編碼，以可控的速度在體外培養(yǎng)的細(xì)胞中發(fā)生序列多樣化。

隨后，研究人員在細(xì)胞群體中進(jìn)一步評(píng)估這些條碼。他們的研究表明，歸巢CRISPR條碼可以用來記錄譜系歷史，而且條碼RNA能夠原位擴(kuò)增，符合原位測(cè)序的先決條件。研究人員指出，這個(gè)方法有廣泛的應(yīng)用前景，比如深度譜系示蹤、細(xì)胞條碼、分子條碼，可用來分析癌癥生物學(xué)機(jī)制和連接組（connectome）圖譜。