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2020诺贝尔化学奖花落“基因剪刀”,张锋错失诺奖,CRISPR三巨头“恩怨”落幕?

2020年10月12日 浏览量: 评论(0) 来源:生物探索 作者: 责任编辑:admin
摘要:德国马克斯·普朗克病原学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士因发现了CRISPR / Cas9基因剪刀这一基因技术中最“犀利”的工具之一而斩获该奖项。

备受瞩目的2020年诺贝尔化学奖揭晓获奖名单!

德国马克斯·普朗克病原学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士因发现了CRISPR / Cas9基因剪刀这一基因技术中最“犀利”的工具之一而斩获该奖项。

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CRISPR/Cas9是继“锌指核酸内切酶(ZFN)”、“类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)”之后出现的第三代“基因组定点编辑技术”。所谓“基因编辑技术”,就是能够让人类对目标基因进行“编辑”,实现对特定DNA片段的敲除、加入的一项技术。


关于两位获奖科学家


Emmanuelle Charpentier,素有“基因编辑之母”之称,1968年生于法国奥尔维河畔尤维斯,已经获得10项久负盛名的科学奖项,目前担任德国马普学会感染生物学研究所所长,过去20年在5个不同的国家、9所不同的大学工作过。


Jennifer A. Doudna,素有“CRISPR女神”之称,1964年生于美国华盛顿,现为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,2016年曾获得世界杰出女科学家成就奖。


关于CRISPR / Cas9基因剪刀


2003年开始,西班牙微生物学家Francisco Mojica的一篇文章接连被Nature、PNAS等期刊拒稿,因为在普遍认为单细胞的细菌、古菌没有“高端”免疫系统的节点上,这篇文章实在太过“离奇”。它提出:细菌和古菌当中广泛存在一种免疫机制,能够记住此前感染过它们的病毒的基因特征,并进行针对性防御。


直到2005年,Mojica的研究成果被《分子演化杂志》接收,一个新的术语才开始进入了人们的视野——“规律成簇间隔短回文重复”(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats),简称CRISPR,而Francisco Mojica也成为CRISPR系统的首个发现者。

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之后,Emmanuelle Charpentier在对化脓性链球菌进行研究时发现了一种前所未知的分子tracrRNA,并证明这是细菌古老的免疫系统CRISPR / Cas的一部分,该系统通过切割病毒的DNA使之攻击失效。


2011年,Charpentier将研究成果公诸于世,并在同年与具有丰富RNA知识的资深生物化学家Jennifer Doudna达成合作,二人成功地在试管中重建了细菌的基因剪刀,并简化了其分子成分,使之更易于使用。更为重要的是,她们开启了基因编辑史的新篇章:人工设计的向导RNA可以让Cas9蛋白切割任意指定的片段DNA序列。


CRISPR / Cas的出现为基础研究中的许多重要发现做出了贡献。诺奖官网指出,CRISPR / Cas9基因剪刀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,并可能使治愈遗传性疾病的梦想成真。

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基因编辑三巨头“恩怨”终结?

在为两位女科学家祝贺的同时,不少人对于另一位基因编辑巨头张锋“落选”诺奖感到惋惜。事实上,一直以来对于这位最早将CRISPR基因编辑技术应用于哺乳动物和人类细胞的华人科学家是否该获诺奖的争议不断。

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2012年,Jennifer Doudna和Emmanulle Charpentier合作在Science 杂志发表了基因编辑史上的里程碑论文,成功解析了CRISPR/Cas9基因编辑的工作原理。


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。


2013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”。

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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——Editas Medicine,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Intellia Therapeutics公司,埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)创立了CRISPR Therapeutics公司,这三家公司均已上市。

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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。


2014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。2018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,2015年二者就获得了有豪华版诺奖之称的“生命科学突破奖”,2016年两人再获阿尔珀特奖,2020年又同获沃尔夫奖。


对于两位Doudna和Charpentier获得诺贝尔化学奖,饶毅教授在其个人公众号评论道:“独到的原创比紧密的竞争更优雅,发现和发明较发表和展示更重要。”


中科院动物所基因工程技术研究组组长王皓毅在接受《中国科学报》采访时提到,张锋在CRISPR领域后续的一系列工作中做出了巨大的贡献,是CRISPR应用技术开发领域的第一人,也是CRISPR技术发展应用和进一步挖掘的主要领导者。但从基本原理上来说,Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier的原理解析无疑是重要一笔。


无论如何,CRISPR技术能够如此广泛地应用到生命科学和医学的各个领域,为人类和科技的发展做出不可磨灭的贡献,为挽救生命带来新的希望,都离不开以基因编辑三巨头为代表的科学家,他们每一个人都应该受到世人的尊重。


参考资料:

1.https://www.nobelprize.org/prizes/

2.“基因剪刀,早两年拿诺奖也没问题”

3.CRISPR三巨头"恩怨"大结局?张锋赢得专利,憾失诺奖......

4.2020诺贝尔化学奖公布: 充满争议的基因编辑技术

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