新聞背後｜基因魔剪：基礎科學的革命力量

　　中央紀委國家監委網站 姜永斌報導 當地時間10月7日11點45分（北京時間17點45分），2020年諾貝爾化學獎準時揭曉。瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松宣布，將該獎項授予埃瑪紐埃爾·沙爾龐捷（Emmanuelle Charpentier）和珍妮弗·杜德納（Jennifer A. Doudna），以表彰二人因開發出一種基因組編輯方法作出的貢獻。

　　2位女科學家因發現「基因魔剪」獲獎

　　埃瑪紐埃爾·沙爾龐捷，1968年出生在法國朱維西，1995年被法國巴斯德研究所授予博士學位，現任德國馬克斯·普朗克病原體科學部門主任。

　　珍妮弗·杜德納1964年出生於美國華盛頓，1989年畢業於美國哈佛醫學院，目前是加州大學伯克利分校化學和分子生物學與細胞生物學教授、霍華德·休斯醫學研究所研究員。

　　二人共同發現了基因技術中最強大工具之一的CRISPR/Cas9基因剪刀，相關論文在2012年底發表在《科學》雜誌上。這項技術又被稱作「魔剪」，可以用來在遺傳物質的任何預定位點上進行精確切割，使改變生命密碼成為可能。藉助這個工具，研究人員可以極其精確地修改動物、植物和微生物的DNA。

　　經過幾年的發展，CRISPR/Cas9技術已經徹底改變分子生命科學，為植物育種帶來了新的機遇，為新的癌症療法作出貢獻，還有可能使人類治癒遺傳疾病的夢想成為現實。

　　此外，兩位獲獎者的女性性別也受到了輿論的關注。自1901年設立獎項以來，諾貝爾化學獎總共被頒發了112次。在今年以前的183位諾貝爾化學獎獲得者中，只有5位是女性。

　　埃瑪紐埃爾·沙爾龐捷在線回答媒體提問時也表示：「我們看到，很多女性不願意從事科學研究，事實證明女性可以在科研領域產生巨大的影響力。希望我們的獲獎能讓更多的年輕女性科學家有動力繼續奮鬥下去。」

　　基因編輯因魔剪問世迅速發展

　　基因魔剪自誕生之時就被公認為諾獎級成果，獲獎是遲早的事。但由於諾貝爾獎頒獎通常要經過長時間驗證，一項研究十幾年甚至三四十年才獲獎是家常便飯。CRISPR/Cas9技術問世不到8年就獲獎，還是超出了很多人的預期。不過，這也從側面印證了該技術的巨大影響。

　　CRISPR/Cas9其實是古代細菌為抵禦病毒入侵所進化的特殊免疫系統。簡單來說，病毒能把自己的基因整合進細菌，利用細菌的細胞工具複製自己的基因。而細菌為了將病毒的外來入侵基因清除，可以利用CRISPR/Cas9將病毒基因從自己的基因組上切除。

　　2012年底，埃瑪紐埃爾·沙爾龐捷和珍妮弗·杜德納首次在體外系統中構建了CRISPR/Cas9。2013年初，美國麻省理工學院華人科學家張鋒將該技術用於真核細胞，並證實它能夠在人類細胞中起到基因剪裁的作用。

　　學界普遍認為，CRISPR/Cas9可能是自上世紀70年代生物技術時代開啟以來發現的最重要的基因工程技術。該技術具有搜索和替換DNA的雙重功能，使研究人員通過替換鹼基輕易改變DNA。此後的研究陸續證實，利用CRISPR/Cas9可以治療小鼠的肌肉萎縮、罕見肝臟疾病，甚至使人類細胞具有免疫HIV等驚人功能。

　　2015至2019年間，與CRISPR/Cas9技術相關的論文超過6500篇。這種火爆也帶動了生命健康產業。有市場研究機構預測，全球基因編輯的市場規模將從2017年的31.9億美元增長到2022年的62.8億美元，全球基因編輯相關公司融資額度預計將持續高漲。

　　與此同時，在疾病領域方面，基因治療的「觸角」已由最初的單基因遺傳性疾病延伸至腫瘤、鐮刀貧血症、血友病、心血管系統疾病以及代謝性疾病等更廣泛的領域。據媒體報導，今年3月，一名遺傳失明症患者成為接受CRISPR-Cas9基因療法直接人體試驗的第一人。

　　雖然與此前的一些基因編輯手段相比，CRISPR/Cas9的成本低、便捷、高效且不受物種限制，但包括此次獲獎者珍妮弗·杜德納在內的專家曾表達擔憂稱，該技術存在不可預測和不可控的脫靶風險，而且有可能帶來基因改造相關的倫理問題。

　　「不務正業」的諾貝爾「理綜獎」

　　諾貝爾化學獎的意義特殊。因為諾貝爾獎的發起人——瑞典著名化學家、硝化甘油炸藥發明人阿爾弗雷德·諾貝爾自己就是一名化學家，他的各項發明和推動工業進程的多項成就，都是以化學知識為基礎發展起來的。

　　上世紀初，物理學的突破使人們對世界的認知到達原子層面後，化學隨之得到爆炸性發展。但在近幾十年裡，諾貝爾化學獎常常把獎發給跟生物或者物理沾邊的成果，甚至發給生物學家和物理學家，因此有諾貝爾「理綜獎」之稱，被人們開玩笑說「慷慨大方」「不務正業」。

　　據媒體此前統計，自2000年以來，諾貝爾化學獎12次頒給了生命科學相關領域，算上今年已有13次。有專家認為，化學作為工具被引入到生物和物理等領域，這種趨勢也說明當代科學確實在向著更加交叉融合的方向發展。

　　諾貝爾化學獎深遠影響著我們的生活

　　與前兩天頒發的諾貝爾生理學或醫學獎和物理學獎相比，化學獎與普通人的生活可能更加密切。科技日報整理的「影響人類生活的十大諾獎成果」中，諾貝爾化學獎佔了4項。

　　最知名的是去年獲獎的鋰電池研究。3位獲獎者的工作使鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩定，並實現了商業化。1991年，索尼製作出世界上第一款商用鋰電池，從此，手機、照相機、手持攝像機等電子設備甚至電動汽車等領域步入了可攜式新能源時代。

　　其他三項如今看來也異常重要。長期以來，農作物所需氮肥主要來自糞便、綠肥等有機物副產品。1918年獲獎的合成氨研究，利用空氣中豐富的氮製造出氨，使人類擺脫了依靠天然氮肥的局限，加速了世界農業的發展，極大緩解了糧食問題。

　　如今的人們一年四季吃到牛奶、奶酪等奶製品很平常，而在很久以前，冬季飼料短缺導致奶牛等牲畜的產奶量降低，無法滿足人們的需求。由於發酵產物的乳酸能提高飼料的酸度從而終止發酵，基於此原理提出的動物飼料貯存新方法，既可防止腐爛而又不影響其使用和營養價值，於1945年獲獎。

　　塑料的生產條件也曾非常複雜，至少需要高壓。而上世紀50年代，由兩位科學家合成的齊格勒-納塔催化劑實現了常溫常壓下對產物結構與性質的控制，大大降低了塑料的生產成本，並且帶動了科學界對聚合反應機理的研究，因此於1963年獲獎。

　　基礎科學擁有改變人類命運的力量

　　當前，新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起，國際競爭向基礎研究競爭前移。一些基本科學問題孕育重大突破，可望催生新的重大科學思想和科學理論，產生顛覆性技術。我國面臨的很多「卡脖子」技術問題，根子也是基礎理論研究跟不上。

　　開展基礎研究需要大量的投入和足夠的耐心，既要競爭也要合作。昨天的三位諾貝爾物理學獎獲獎者中，賴因哈德·根策爾、安德烈婭·蓋茲分別領導各自的團隊獨立完成了銀河系中心區域恆星運動異常的觀測和中心緻密天體的質量估算，結果相互印證。今天獲得諾貝爾化學獎的埃瑪紐埃爾·沙爾龐捷和珍妮弗·杜德納分屬不同的大學和研究機構，卻在一起合作完成了新技術的開發。

　　科技部等部門今年初印發的《加強「從0到1」基礎研究工作方案》也明確提出，建立國際創新合作平臺，聯合開展科學前沿問題研究，並鼓勵國際科研合作交流，積極參與國際大科學計劃和大科學工程。

　　諾貝爾物理學獎得主、中國理論物理學家楊振寧去年9月在一次科學研討會上表示「基礎科學擁有改變人類命運的力量」。他認為，過去120年裡的重大科學發現都來自基礎科學，我們有理由相信未來的科學發展也將如此。

來源：中央紀委國家監委網站