北京时间年10月7日,在《Science》发表具有里程碑意义的重磅研究仅仅八年后,这对女科学家搭档就斩获了诺贝尔化学奖。
艾曼纽·夏蓬迪埃(EmmanuelleCharpentier),年生于法国。年获得法国巴黎巴斯德研究所博士学位。现任德国马克斯·普朗克病原学研究室主任。在CRISPR的发展中,其主要贡献在于发现Cas9蛋白的活性仰赖tracrRNA。
珍妮佛·杜娜(JenniferA.Doudna),年生于美国。年博士毕业于哈佛医学院。现任美国加州大学伯克利分校教授、霍华德·休斯医学研究所研究员。她与EmmanuelleCharpentier博士共同发现Cas9的切割作用和crRNA的定位作用,并将crRNA与tracrRNA可以融合成单链引导RNA(sgRNA)。
EmmanuelleCharpentier和JenniferA.Doudna发现了基因技术中迄今最厉害的分子工具之一—CRISPR/Cas9基因剪刀。利用这些技术,研究人员可以极其精准地改变动物、植物和微生物的DNA。这项技术对生命科学产生了革命性的影响,正在为新的癌症疗法做出贡献,并可能使治愈遗传疾病的梦想成为现实。
如果研究人员想要了解生命的内部运作方式,他们需要修改细胞中的基因。这曾是一项耗时、困难甚至不可能完成的工作。利用CRISPR/Cas9基因剪刀,现在可以在几周时间内改变生命密码。
诺贝尔化学委员会主席ClaesGustafsson说:“基因剪刀有着巨大的力量,它影响着我们所有人。它不仅彻底改变了基础科学,而且导致了创新的作物,并将带来突破性的新医学疗法。”
在科学界,这些基因剪刀的发现是出乎意料的。在Charpentier对化脓性链球菌(对人类危害最大的细菌之一)的研究中,她发现了一种之前未知的分子——tracrRNA。她通过研究表明,tracrRNA是酿脓链球菌体内免疫系统CRISPR/Cas的一部分。酿脓链球菌是人体重要致病菌之一,可以引起很多种疾病。
Charpentier在年发表了她的研究。同年,她开始与JenniferDoudna合作。Doudna是一位经验丰富的生物化学家,对RNA有着丰富的知识。她们一起成功地在试管中重建了酿脓链球菌的基因剪刀,并对基因剪刀的分子成分进行简化。
在一个划时代的实验中,她们对基因剪刀重新编程,让其在自然形态下可以从病毒中识别DNA,而且Charpentier和Doudna证明,经过重组的基因剪刀可以很好的被控制,从而可以在指定的位置切割任何DNA分子。DNA被切割的地方就是重写生命密码的地方。
自年Charpentier和Doudna发现CRISPR/Cas9基因剪刀以来,这种工具被使用的次数激增。它促成了基础研究中的许多重要发现。植物研究人员已经可以对基因组进行非常精确的修饰。他们编辑了使水稻从土壤吸收重金属的基因,从而改良了水稻,使镉和砷含量降低。研究人员还开发出了能够在温暖的气候下更好地抵抗干旱,抵抗昆虫和害虫的作物。在医学方面,各种新的癌症疗法的临床试验正在进行中,能够治愈遗传疾病的梦想即将变为现实。
基因剪刀把生命科学带入了一个新时代,并在许多方面给人类带来了最大的利益。
再说说张锋
当然,在两位科学家开展CRISPR/Cas9基因编辑相关研究的同时,一位来自麻省理工学院的年仅30岁的华人科学家也敏锐地意识到了CRISPR的光辉前景,并着手进行研究。他的名字,叫做张锋。
年,张锋在Science杂志刊文,首次将CRISPR基因编辑技术应用于哺乳动物和人类细胞,“捷足先登”成为第一个用CRISPR/Cas9编辑哺乳动物细胞基因组的科学家。
由此,CRISPR基因编辑技术正式成为近年来生命科学领域最耀眼的技术,三位科学家也被誉为“CRISPR基因编辑三巨头”。
一般认为,Doudna和Charpentier最先发现了CRISPR/Cas9基因编辑技术这座金库,而张锋则最先找到了金矿中的金子。
过去,张锋与Doudna与等人曾经携手创建基因编辑公司——EditasMedicine,但是不久后合作破裂,两大阵营关于CRISPR/Cas9的专利之争摆上了台面。Doudna“单飞”创办了自己的公司IntelliaTherapeutics公司,埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(EmmanulleCharpentier)创立了CRISPRTherapeutics公司,这三家公司均已上市。
尽管Doudna和Charpentier最先发表了论文,但是从目前CRISPR/Cas9的科研成果来看,一半重大突破都出自张锋之手,其余重大突破多少也使用了张锋免费分发的科研资源。由此,张锋在基因编辑领域“一哥”的地位几近无可撼动。
年,美国专利商标局(USPTO)批准了张锋所在的博德研究所的专利请求。年,美国专利局法庭宣布,Doudna针对张锋的真核细胞CRISPR-Cas9基因编辑技术的专利干扰诉求不成立。美国专利局判决称:Doudna与Vilnius的专利申请只是在试管中剪切DNA片段,没有涉及细胞、基因组,也没有基因编辑。
虽然在专利争夺中“败北”,但是此次斩获诺奖无疑是对Doudna和Charpentier二人在基因编辑领域贡献的极大肯定。事实上,一直以来学术界就更偏爱Charpentier和Doudna,年二者就获得了有豪华版诺奖之称的“生命科学突破奖”,年两人再获阿尔珀特奖,年又同获沃尔夫奖。
对于两位Doudna和Charpentier获得诺贝尔化学奖,饶毅教授在其个人