北京時間10月7日17時45分，備受矚目的2020年諾貝爾化學(xué)獎揭曉獲獎名單！德國馬克斯·普朗克病原學(xué)研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美國加州大學(xué)伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士因發(fā)現(xiàn)了CRISPR / Cas9基因剪刀這一基因技術(shù)中最犀利的工具之一而斬獲該獎項(xiàng)。
CRISPR/Cas9是繼“鋅指核酸內(nèi)切酶（ZFN）”、“類轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物核酸酶（TALEN）”之后出現(xiàn)的第三代“基因組定點(diǎn)編輯技術(shù)”。所謂“基因編輯技術(shù)”，就是能夠讓人類對目標(biāo)基因進(jìn)行“編輯”，實(shí)現(xiàn)對特定DNA片段的敲除、加入的一項(xiàng)技術(shù)。
關(guān)于兩位獲獎科學(xué)家
Emmanuelle Charpentier，素有“基因編輯之母”之稱，1968年生于法國奧爾維河畔尤維斯，已經(jīng)獲得10項(xiàng)久負(fù)盛名的科學(xué)獎項(xiàng)，目前擔(dān)任德國馬普學(xué)會感染生物學(xué)研究所所長，過去20年在5個不同的國家、9所不同的大學(xué)工作過。
Jennifer A. Doudna，素有“CRISPR女神”之稱，1964年生于美國華盛頓，現(xiàn)為美國加州大學(xué)伯克利分校教授，霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員，2016年曾獲得世界杰出女科學(xué)家成就獎。
關(guān)于CRISPR / Cas9基因剪刀
2003年開始，西班牙微生物學(xué)家Francisco Mojica的一篇文章接連被Nature、PNAS等期刊拒稿，因?yàn)樵谄毡檎J(rèn)為單細(xì)胞的細(xì)菌、古菌沒有“高端”免疫系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)上，這篇文章實(shí)在太過“離奇”。它提出：細(xì)菌和古菌當(dāng)中廣泛存在一種免疫機(jī)制，能夠記住此前感染過它們的病毒的基因特征，并進(jìn)行針對性防御。
直到2005年，Mojica的研究成果被《分子演化雜志》接收，一個新的術(shù)語才開始進(jìn)入了人們的視野——“規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)”（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats），簡稱CRISPR，而Francisco Mojica也成為CRISPR系統(tǒng)的首個發(fā)現(xiàn)者。
之后，Emmanuelle Charpentier在對化膿性鏈球菌進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)了一種前所未知的分子tracrRNA，并證明這是細(xì)菌古老的免疫系統(tǒng)CRISPR / Cas的一部分，該系統(tǒng)通過切割病毒的DNA使之攻擊失效。
2011年，Charpentier將研究成果公諸于世，并在同年與具有豐富RNA知識的資深生物化學(xué)家Jennifer Doudna達(dá)成合作，二人成功地在試管中重建了細(xì)菌的基因剪刀，并簡化了其分子成分，使之更易于使用。更為重要的是，她們開啟了基因編輯史的新篇章：人工設(shè)計(jì)的向?qū)NA可以讓Cas9蛋白切割任意指定的片段DNA序列。
CRISPR / Cas的出現(xiàn)為基礎(chǔ)研究中的許多重要發(fā)現(xiàn)做出了貢獻(xiàn)。諾獎官網(wǎng)指出，CRISPR / Cas9基因剪刀對生命科學(xué)產(chǎn)生了革命性的影響，正在為新的癌癥療法做出貢獻(xiàn)，并可能使治愈遺傳性疾病的夢想成真。
基因編輯三巨頭“恩怨”終結(jié)？
在為兩位女科學(xué)家祝賀的同時，不少人對于另一位基因編輯巨頭張鋒“落選”諾獎感到惋惜。事實(shí)上，一直以來對于這位最早將CRISPR基因編輯技術(shù)應(yīng)用于哺乳動物和人類細(xì)胞的華人科學(xué)家是否該獲諾獎的爭議不斷。
2012年，Jennifer Doudna和Emmanulle Charpentier合作在Science 雜志發(fā)表了基因編輯史上的里程碑論文，成功解析了CRISPR/Cas9基因編輯的工作原理。
當(dāng)然，在兩位科學(xué)家開展CRISPR/Cas9基因編輯相關(guān)研究的同時，一位來自麻省理工學(xué)院的年僅30歲的華人科學(xué)家也敏銳地意識到了CRISPR的光輝前景，并著手進(jìn)行研究。他的名字，叫做張鋒。
2013年，張鋒在Science雜志刊文，首次將CRISPR基因編輯技術(shù)應(yīng)用于哺乳動物和人類細(xì)胞，“捷足先登”成為第一個用CRISPR/Cas9編輯哺乳動物細(xì)胞基因組的科學(xué)家。
由此，CRISPR基因編輯技術(shù)正式成為近年來生命科學(xué)領(lǐng)域最耀眼的技術(shù)，三位科學(xué)家也被譽(yù)為“CRISPR基因編輯三巨頭”。
一般認(rèn)為，Doudna和Charpentier最先發(fā)現(xiàn)了CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)這座金庫，而張鋒則最先找到了金礦中的金子。
過去，張鋒與Doudna與等人曾經(jīng)攜手創(chuàng)建基因編輯公司——Editas Medicine，但是不久后合作破裂，兩大陣營關(guān)于CRISPR/Cas9的專利之爭擺上了臺面。Doudna“單飛”創(chuàng)辦了自己的公司Intellia Therapeutics公司，埃瑪紐埃爾·卡彭蒂耶（Emmanulle Charpentier）創(chuàng)立了CRISPR Therapeutics公司，這三家公司均已上市。
盡管Doudna和Charpentier最先發(fā)表了論文，但是從目前CRISPR/Cas9的科研成果來看，一半重大突破都出自張鋒之手，其余重大突破多少也使用了張鋒免費(fèi)分發(fā)的科研資源。由此，張鋒在基因編輯領(lǐng)域“一哥”的地位幾近無可撼動。
2014年，美國專利商標(biāo)局（USPTO)批準(zhǔn)了張鋒所在的博德研究所的專利請求。2018年，美國專利局法庭宣布，Doudna 針對張鋒的真核細(xì)胞 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)的專利干擾訴求不成立。美國專利局判決稱：Doudna 與 Vilnius 的專利申請只是在試管中剪切DNA片段，沒有涉及細(xì)胞、基因組，也沒有基因編輯。
雖然在專利爭奪中“敗北”，但是此次斬獲諾獎無疑是對Doudna和Charpentier二人在基因編輯領(lǐng)域貢獻(xiàn)的極大肯定。事實(shí)上，一直以來學(xué)術(shù)界就更偏愛 Charpentier 和 Doudna，2015年二者就獲得了有豪華版諾獎之稱的“生命科學(xué)突破獎”，2016年兩人再獲阿爾珀特獎，2020年又同獲沃爾夫獎。
對于兩位Doudna和Charpentier獲得諾貝爾化學(xué)獎，饒毅教授在其個人公眾號評論道：“獨(dú)到的原創(chuàng)比緊密的競爭更優(yōu)雅，發(fā)現(xiàn)和發(fā)明較發(fā)表和展示更重要。”
中科院動物所基因工程技術(shù)研究組組長王皓毅在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時提到，張鋒在CRISPR領(lǐng)域后續(xù)的一系列工作中做出了巨大的貢獻(xiàn)，是CRISPR應(yīng)用技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域的第一人，也是CRISPR技術(shù)發(fā)展應(yīng)用和進(jìn)一步挖掘的主要領(lǐng)導(dǎo)者。但從基本原理上來說，Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier的原理解析無疑是重要一筆。
無論如何，CRISPR技術(shù)能夠如此廣泛地應(yīng)用到生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域，為人類和科技的發(fā)展做出不可磨滅的貢獻(xiàn)，為挽救生命帶來新的希望，都離不開以基因編輯三巨頭為代表的科學(xué)家，他們每一個人都應(yīng)該受到世人的尊重。
參考資料：
[1] https://www.nobelprize.org/prizes/
[2] “基因剪刀，早兩年拿諾獎也沒問題”
[3] CRISPR三巨頭"恩怨"大結(jié)局？張鋒贏得專利，憾失諾獎......
[4] 2020諾貝爾化學(xué)獎公布: 充滿爭議的基因編輯技術(shù)
110102000668（1）號