北京時間10月7日17時45分，備受矚目的2020年諾貝爾化學獎揭曉獲獎名單！德國馬克斯·普朗克病原學研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美國加州大學伯克利分校的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。

CRISPR/Cas9是繼“鋅指核酸內(nèi)切酶（ZFN）”、“類轉(zhuǎn)錄激活因子效應物核酸酶（TALEN）”之后出現(xiàn)的第三代“基因組定點編輯技術(shù)”。所謂“基因編輯技術(shù)”，就是能夠讓人類對目標基因進行“編輯”，實現(xiàn)對特定DNA片段的敲除、加入的一項技術(shù)。

關(guān)于兩位獲獎科學家

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項久負盛名的科學獎項，目前擔任德國馬普學會感染生物學研究所所長，過去20年在5個不同的國家、9所不同的大學工作過。

Jennifer A. Doudna，素有“CRISPR女神”之稱，1964年生于美國華盛頓，現(xiàn)為美國加州大學伯克利分校教授，霍華德·休斯醫(yī)學研究所研究員，2016年曾獲得世界杰出女科學家成就獎。

關(guān)于CRISPR / Cas9基因剪刀

2003年開始，西班牙微生物學家Francisco Mojica的一篇文章接連被Nature、PNAS等期刊拒稿，因為在普遍認為單細胞的細菌、古菌沒有“高端”免疫系統(tǒng)的節(jié)點上，這篇文章實在太過“離奇”。它提出：細菌和古菌當中廣泛存在一種免疫機制，能夠記住此前感染過它們的病毒的基因特征，并進行針對性防御。

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)語才開始進入了人們的視野——“規(guī)律成簇間隔短回文重復”（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家Jennifer Doudna達成合作，二人成功地在試管中重建了細菌的基因剪刀，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：人工設計的向?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。諾獎官網(wǎng)指出，CRISPR / Cas9基因剪刀對生命科學產(chǎn)生了革命性的影響，正在為新的癌癥療法做出貢獻，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。事實上，一直以來對于這位最早將CRISPR基因編輯技術(shù)應用于哺乳動物和人類細胞的華人科學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。

當然，在兩位科學家開展CRISPR/Cas9基因編輯相關(guān)研究的同時，一位來自麻省理工學院的年僅30歲的華人科學家也敏銳地意識到了CRISPR的光輝前景，并著手進行研究。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)應用于哺乳動物和人類細胞，“捷足先登”成為第一個用CRISPR/Cas9編輯哺乳動物細胞基因組的科學家。

由此，CRISPR基因編輯技術(shù)正式成為近年來生命科學領(lǐng)域最耀眼的技術(shù)，三位科學家也被譽為“CRISPR基因編輯三巨頭”。

一般認為，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，?，敿~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，美國專利商標局（USPTO)批準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)域貢獻的極大肯定。事實上，一直以來學術(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獲得諾貝爾化學獎，饒毅教授在其個人公眾號評論道：“獨到的原創(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《中國科學報》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，是CRISPR應用技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域的第一人，也是CRISPR技術(shù)發(fā)展應用和進一步挖掘的主要領(lǐng)導者。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)能夠如此廣泛地應用到生命科學和醫(yī)學的各個領(lǐng)域，為人類和科技的發(fā)展做出不可磨滅的貢獻，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家，他們每一個人都應該受到世人的尊重。

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諾貝爾化學獎公布: 充滿爭議的基因編輯技術(shù)