CRISPR剪「封神」諾獎,瑞典皇家科學院沒有選擇張鋒

今年一月份，有著諾獎風向標之稱的「2020沃爾夫醫學獎」頒給了CRISPR基因編輯技術兩大女神：詹妮弗·杜德納(Jennifer Doudna)和艾曼紐埃爾·查彭蒂爾(Emmanuelle Charpentier)。 果然，風向標名不虛傳，就在今天下午5點45分！諾貝爾獎組委會宣布諾貝爾化學獎頒給這兩位，表彰他倆在開發基因編輯工具CRISPR方面所做的貢獻。兩位獲獎者將分享1000萬瑞典克朗獎金（約合760萬人民幣）。值得一提的是，擁有CRISPR-Cas9專利的MIT終身教授張鋒並沒有得到瑞典皇家科學院「青睞」。遵照諾貝爾遺囑，物理學獎和化學獎由瑞典皇家科學院評定，並不是由全球科學家投票決定。 這兩位女性，一位於1968年出生於法國，一位於1964年出生於美國。加上以往的五位，目前獲得諾貝爾化學獎的女性數字是：七。其中，第一位是著名居裡夫人，在1911年獲獎。第二位是居裡夫人的女兒伊雷娜約裡奧-居裡，在1935年獲獎。

獲獎理由：CRISPR基因編輯術 

圖註：1987年的這篇論文，可能是人類首次知道CRISPR序列的存在CRISPR的全稱是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，中文翻譯為「規律成簇的間隔短回文重複」。
這個詞的字面意思就是「代表了同一類特徵明顯、排列整齊、秩序一致的重複序列」。 更準確一些，CRISPR是原核生物基因組內的一段重複序列，是生命進化歷史上，細菌和病毒進行鬥爭產生的免疫武器。病毒能把自己的基因整合到細菌，利用細菌的細胞工具為自己的基因複製服務，細菌為了將病毒的外來入侵基因清除，進化出CRISPR-Cas9系統，利用這個系統，細菌可以不動聲色地把病毒基因從自己的基因組上切除。利用CRISPR的這一功能，今日的兩位諾獎主人公於2012年發明了CRISPR-Cas9基因編輯技術，並在短短幾年內風靡全球，成為現有基因編輯和基因修飾裡面效率最高、最簡便、成本最低、最容易上手的技術之一，也是當今最主流的基因編輯系統。 圖註：張鋒教授團隊也報導了CRISPR基因編輯系統的重要應用而說起CRISPR 技術，我們不可能不說起華人科學家張鋒，當然，還有一場持續多年的專利戰。
2012 年 8 月，詹妮弗·杜德納和 艾曼紐埃爾·查彭蒂爾 首次發表論文表明，細菌衍生的 CRISPR 系統可以切斷目標 DNA。7 個月後，張鋒團隊發表論文稱，CRISPR 系統可作為基因組編輯器。而眾多媒體對張鋒的描述是「打破錢學森記錄」幾個字，即其在年僅 34 歲之時，張鋒晉升為美國麻省理工學院理學院（School of Science）終身教授，而在麻省理工學院歷史上，錢學森在 35 歲時晉升為終身教授，並曾在很長一段時間裡是麻省理工最年輕華人終身教授紀錄的保持者。張鋒主要研究領域為神經系統功能與疾病，最著名的成就便是 CRISPR-Cas9 的發展和應用。2013 年 12 月 12 日，張鋒團隊提交了CRISPR 系統專利申請——由於該團隊參與了「加快審核專利計劃」，他們於 2014 年 4 月先行獲得專利。這個「先」字來源於：2012 年 5 月 25 日詹妮弗·杜德納和艾曼紐埃爾·查彭蒂爾團隊在發表論文之後提交了CRISPR 系統專利申請。這之後，一場被稱為「世紀生物技術之戰」正式拉開帷幕，經過幾個回合的交手，張鋒團隊佔了上風，並獲得了專利。但是縱使如此，杜德納和查彭蒂爾對CRISPR開創性的工作還是得到了人們的認可。今日的諾獎榮譽更是對兩人奠基性工作的嘉獎。知乎上也有人提出疑問，為什麼諾貝爾化學獎沒有頒給擁有專利的張鋒。網友主要回答集中在：科研注重基礎研究，CRISPR的基礎研究是杜德納和查彭蒂爾奠基和專研的，而諾貝爾獎更傾向於頒獎給新技術領域的開創者奠基人。 

獲獎人：兩朵鏗鏘玫瑰

艾曼紐埃爾查彭蒂爾1968年出生在巴黎郊外，她對心理學感興趣，但也喜歡哲學、數學。對於醫學也特別鍾情，早年就立誓要為人民的醫療健康作出貢獻。1986年至1992年，查彭蒂爾在巴黎皮埃爾和瑪麗居裡大學(UPMC)攻讀微生物學、遺傳學和生物化學的本科學位。1992-1995年在巴斯德研究所和UPMC進行研究生工作，期間她研究了抗生素耐藥性的分子機制。這也引導她進行了相關的研究，研究細菌在感染宿主的過程中如何與周圍環境相互作用。博士後期間，她在四個地方工作過，分別是：1995-1996的查彭蒂爾先後在巴斯德研究所、1996-1997年的洛克菲勒大學、1997-1999年的紐約大學蘭貢醫學中心、1999年的聖猶達兒童研究醫院和1999-2002年斯科波生物分子醫學研究所。之後，查彭蒂爾回到歐洲，擔任維也納大學微生物與遺傳學研究所實驗室的負責人。查彭蒂爾一直致力於研究細菌有時是如何利用小RNA分子來調節其基因表達的。在維也納，她發現了CRISPR。但是，當查彭蒂爾第一次開始思考時，CRISPR如何實現這種防禦的細節還是一個謎。查彭蒂爾和她的同事們悄悄地開始研究這個問題。查彭蒂爾在2009年搬到瑞典于默奧大學後完成了進一步的實驗，為她大膽的想法提供了重要的證據。她指出，當含有病毒序列的CRISPR RNA被轉錄時，它通過與另一段RNA(稱為tracrRNA)形成雙鏈並與Cas9結合而成熟。由此產生的複合物似乎具備了阻止病毒攻擊所需的一切條件。查彭蒂爾在2010年的一次會議上首次提出了她的發現，然後在2011年的《自然》雜誌上發表了更正式的論文。幾個月後，查彭蒂爾在波多黎各參加了一個會議，並遇到了著名的結構生物學家、加州大學伯克利分校霍華德·休斯醫學研究所研究員詹妮弗杜德納。杜德納多年來也一直在研究CRISPR系統中的RNA。與查彭蒂爾不同的是，杜德納1964年出生於美國，在夏威夷大島上長大。1985年，杜德納在哈佛大學完成了研究生階段的工作。1991年，杜德納前往位於博爾德的科羅拉多大學和託馬斯切赫(Thomas Cech)的實驗室。在那裡，杜德納開始研究一種特殊的核酶的晶體化和三維結構(當時，科學家只知道另一種RNA分子的摺疊結構)。1994年加入耶魯大學後，杜德納繼續這個項目，並最終在1996年成功。這次經歷更堅定了杜德納的信念，即RNA結構的了解對理解其功能至關重要。2000年，杜德納有機會在加州大學伯克利分校擁有自己的實驗室。在伯克利，杜德納將注意力轉向了CRISPR-Cas系統，她對許多與查彭蒂爾相同的問題產生了興趣。終於在2011年，杜德納在波多黎各的一次會議上遇到了查彭蒂爾，兩人一見如故，也認識到對方為CRISPR-Cas研究帶來的互補優勢。很快，兩人共同努力的成果出來了——2012年8月發表在《科學》雜誌上的一篇史詩般的論文。該論文表明，在成熟的CRISPR RNA雙鏈體中存儲的病毒序列，確實會引導其相關的Cas9酶在細胞中隨時隨地切出相應的病毒DNA。這篇論文不僅解釋了細菌如何利用CRISPR來防禦病毒，還表明研究人員可以使用定製的RNA對CRISPR-Cas9複合物進行編程，從而在任何他們想要的地方對DNA雙螺旋進行切片。結合細胞的DNA修復機制，可以刪除或插入一個新的基因。此外，CRISPR在基因組調控方面的作用可能至少與基因組編輯一樣重要。利用CRISPR，科學家能將可編程轉錄因子引入細胞DNA。有了這些基因，它們可以在不改變特定基因的情況下，可逆地使其沉默或失活。

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