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​英国《自然》杂志于17日发布了人类细胞核内染色体的精细结构图谱，为深入理解DNA物理结构与其生物学功能之间的关联提供了重要基础。

人类染色体的三维组织在协调基因表达与遗传调控中具有关键作用。DNA缠绕在组蛋白上形成染色质，储存在细胞核内。染色质的生物化学修饰可调控基因表达，而绘制其三维结构及其随时间变化（第四维）的系统研究，被称为4D核组学。

由于细胞核结构随时间变化的动态重组机制尚不清晰，且相应研究工具滞后，美国国立卫生研究院共同基金于2015年启动了“4D核组计划”，旨在开发可解析核结构时空动态的技术体系。

作为该计划的重要参与方，美国马萨诸塞大学医学院研究团队运用多种染色体捕获技术，分析了人类胚胎干细胞和成纤维细胞中的染色体组织形式。他们在每种细胞中鉴定了超过14万种染色质环结构，建立了涵盖基因及其远端调控元件相互作用的核环境空间模型。

通过整合多种方法的数据集，团队对不同技术进行了系统评估，明确了各自的适用场景。研究还揭示了染色质折叠的基础物理机制，例如“挤出”和“相分离”等过程如何共同塑造基因组的复杂三维构型。基于这些数据构建的空间模型，使转录、复制等遗传活动得以在三维染色质环境中实现定位。

研究团队指出，未来还需进一步探讨所观察到的结构与单个基因功能之间的关联，并探索这些发现对遗传疾病治疗的潜在应用。

​总编辑观点：​​

染色体研究不应局限于二维，而应置于“四维时空”中综合理解。“4D核组计划”的这一突破性进展，为理解遗传疾病带来了全新视角——许多疾病可能源于染色质三维结构的异常，而不仅是基因序列的突变。未来，通过调控染色质结构来治疗遗传病或成为可能。更重要的是，该研究建立的技术平台与数据集，将成为生命科学领域的重要基础资源，推动实现“基因表达按需调控”的目标，助力癌症、发育异常等重大疾病的治疗研究