上個世紀生物學最重要的成果之一就是1953年由Watson和Crick發現的雙螺旋結構的DNA。時至今日科學家們仍然認為，它是人類解開聲明奧秘的一把鑰匙。如今在3D打印的幫助下，科學家們正在對DNA的內部工作機制進行更加深入的研究。

近日，來自美國Van Andel研究所、Brookhaven國家實驗室和石溪大學（Stony Brook University），以及英國倫敦帝國學院的研究人員發表了一篇論文，詳細介紹了他們在了解DNA自身復制方面最新小而深刻的進步。人們已經知道的是，DNA在進行自我復制時，會打開自己的雙鏈，暴露出其內部非常重要的信息，當復制完成后，原來一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈。

但是人們沒有完全了解的是在復制的過程中到底發生了什么。這是因為DNA發生作用和維持的機制非常復雜，需要其數百個不同的部分精確地共同配合。其中的一個被科學家命名為Cdc6的部分，被這次研究人員推測為DNA復制過程中的關鍵蛋白，這其中的問題是：它是怎么做到的？

在這個過程中還有一個重要的成份——NDA解旋酶，如果我們把DNA看做一個拉鏈的話，解旋酶就像那個處于拉鏈頂部的那個拉鏈扣。在此之前的研究中，人們認為Cdc6蛋白質在把解旋酶放到DNA段頂部的過程中起到了部分作用。為了確認這種情況，研究人員想辦法抑制Cdc6并研究由此帶來的影響。如果這個蛋白質的作用是負責安裝拉鏈扣的話，它的消除將意味著拉鏈被卡住，無法打開。然而，研究人員發現的是雙螺旋繼續像以前一樣打開，但是最終的復制卻無法完成。

我們長話短說，科學家們發現蛋白質Cdc6似乎有什么東西，為最終的復制開始之前創造某種有利條件。在這一點上，仍然有些不確定，但是倫敦帝國學院臨床科學中心DNA復制組的負責人Christian Speck博士用我們能夠聽得懂的方式解釋說：      

“想象一下，如果你把一個扳手留在發動機里，或者把發動機組裝好后不拆掉某些組裝的工具。那么這個發動機將因為卡住而停止工作。因此，蛋白質Cdc6的作用就是確保在發動機中沒有扳手，并維持生產線的繼續進行。 是一種質量控制蛋白質。”

如果您正在想“這算什么大發現？”的話，那么重要內容來了：

異常細胞（比如癌細胞）的生長之所以難以控制就是由于這些細胞的自我復制能力。當前對于癌癥治療的研究通常集中在摧毀這些異常細胞DNA的方法上。但是，由于這些方法的性質，健康細胞的DNA也被它們破壞了。如果科學家們研制出一種能夠簡單地關閉細胞復制機制的方法，那么就為癌癥治療的研究打開了一扇大門。

為了將這一發現應用到個人的癌癥治療中，科學家們不僅需要了解Cdc6，而且還包括大量組成DNA的不同部分。在Speck的實驗室里，科學家們不僅能夠通過電子顯微鏡查看這些結構，而且還利用這些圖像，創建和3D打印出大型的3D模型以作研究之用。這些實實在在的3D模型能夠讓科學家們更加深刻地理解這些蛋白質的能力。該研究的合作者、石溪大學的生物學家Huilin Li介紹了他們如何在研究過程中使用這些輔助的3D打印模型：

“DNA解旋機制的成因是復雜、奇妙和令人驚奇的。這些3D打印模型，使我們能夠在分子水平理解解旋酶如何包圍并解開DNA，從而有助于我們了解生命中最根本的過程以及如何處理可能出現的問題。”

通過3D打印模型研究人員發現，如果他們不讓Cdc6蛋白加入這一“機器”，這臺“機器”機會堵塞，這意味著DNA復制過程就會停滯下來。3D打印可以快速將通過電子顯微鏡獲得的3D圖像數據制作成為物理模型的能力意味著，研究人員可以隨時得到自己需要的模型，并且不需要很大的代價或者很長時間的等待就能迅速作出調整。