當染色體復制時，它的末端會發生磨損。這沒有什么大問題：染色體的末端有額外的纏繞，因此這種磨損不會到達染色體的主體部分，在那里有重要的信息貯存著。這種額外的纏繞被稱作“端?！薄ｋS著時間的推移，在多次復制后，這種端粒發生降解，直到染色體丟失它的保護性末端，因而這種磨損會到達染色體的主體部分，從而破壞染色體和導致細胞死亡。
這非常不錯---最終的細胞死亡本就是它應當這樣的。若沒有細胞死亡，就會產生細胞永生性，而當存在細胞永生性時，就表明有癌癥存在。在端粒遭受降解時，癌細胞也同樣快速地延長端粒從而抵消它們的降解。癌細胞是利用端粒酶填補端粒來做到這一點的。基本上，當端粒酶發現端粒和附著到它的上面時，它就將一種DNA重復序列添加到已經存在于端粒上的這種DNA重復序列上，延長這種端粒，從而為染色體添加上保護性末端。
腫瘤學家和癌癥研究人員希望端粒酶不會發揮這樣的作用。如果沒有這種持續的端粒修復，染色體最終將會降解，癌細胞就會死亡。如果沒有端粒酶與端粒之間的相互作用，癌細胞將會死亡。
在一項新的研究中，美國科羅拉多大學博爾德分校生物前沿研究所主任、特聘教授和諾貝爾獎得主Thomas Cech博士利用CRISPR基因編輯技術、活細胞和單分子顯微鏡，首次實時地觀察端粒酶和端粒之間的這種至關重要的相互作用。相關研究結果于2016年8月11日在線發表在Cell期刊上，論文標題為“Live Cell Imaging Reveals the Dynamics of Telomerase Recruitment to Telomeres”。
Cech與論文共同作者Jens Schmidt和Arthur Zaug觀察到端粒酶在整個細胞核中擴散，和進行碰撞。端粒酶和端粒在細胞核中并不常見，但有時湊巧會看到前者撞擊后者。但是端粒酶附著到端粒的中間位置上時是不會帶來任何好處的。為了保護染色體，端粒酶必需附著到它的最末端。因此如果端粒酶撞擊到端粒的中間位置，那么它很快脫落下來，再次嘗試撞擊。Cech和同事們將這成為“探查（probing）”。僅當這種探查導致端粒酶直接撞擊到端粒的末端時，它才附著到端粒上，并且逗留在那里。
Cech說，“它就像是通過網站TripAdvisor---編者注：一家提供旅游目錄信息和旅游相關評論內容的旅游網站---尋找你想要逗留的地方。你尋找不同的旅館，最終你發現具有你想要的所有特征的一家旅館。”
Cech將這種機制稱作為“一種罕見的小機器在復雜的細胞核地貌中以一種貌似最為簡便的途徑發現它的罕見的著陸位點?！?/span>
考慮一下：端粒酶在整個細胞核中均勻地擴散。當它碰巧撞擊到端粒上的某個位置時，它短暫地附著在那里，因而增加端粒附近的端粒酶濃度和讓端粒酶有更高的幾率撞擊到端粒上的它能夠安全地附著的地方。
Cech團隊能夠利用CRISPR DNA編輯技術將一種基因插入到制造端粒酶的基因上。這種插入的基因編碼一種附著到端粒酶上的熒光蛋白。他們隨后利用一些人稱作為納米顯微鏡的顯微技術觀察這種熒光蛋白。
在此之前，足夠仔細觀察單個蛋白發生的熒光需要先將細胞固定，隨后利用顯微鏡可視化觀察它。它會產生快照圖片。在這種倍率下，觀察活細胞內這個過程的能力就像是拍攝視頻。
Cech說，“利用固定細胞成像技術，我們不能夠觀察到細胞的動態行為?？焖贁U散的端粒酶是觀察不到的，會被沖洗掉或者淹沒在背景信號中?！?/span>
Cech指出這種CRISPR輔助的納米顯微鏡（CRISPR-aided nanoscopy）技術將可能被端粒研究領域之外的科學家們使用。他也希望這一發現將有助于篩選抗端粒酶藥物。
Cech說，“就現在而言，我們還沒有很好的端粒酶抑制劑。我們并不知道我們的第一代端粒酶抑制劑藥物在哪個步驟上發揮干擾作用，因此我們并不知道如何優化這些具有抗癌效應的候選藥物?！彼幬镒柚苟肆Ｃ附M裝嗎？它阻止端粒酶移動到端粒附近嗎？它阻止探查嗎？它阻止端粒酶發現端粒末端嗎？
Cech說，“知道一種藥物在哪一個步驟上阻斷端粒酶延長端粒的能力可能能夠廣泛地用于治療各種癌癥。