基因編輯器CRISPR斬獲2020諾貝爾化學獎

2020-11-14 張江評論

基因編輯技術的飛躍式發展，推動了基因治療的進步。其中，CRISPR/Cas9系統以驚人的速度改變生物的遺傳信息，包括人類。它的準確性和高效性深刻改變了生物研究並推動其深遠的發展。有人將CRISPR/Cas9系統稱為是基因編輯技術中的焦點，基因編輯技術的「佼佼者」。目前，CRISPR/Cas9已不再是簡單的剪切工具，已經逐漸拓展成為基因表達調控、基因突變位點糾正、單鹼基進行自由替換或刪除的「多功能工具箱」。基於CRISPR/Cas9系統以及後續出現的基因改良技術推動了基因編輯領域的發展，為基因工程和治療提供了全新的方案，也為基因的全面研究提供了強大的技術支撐。基於CRISPRR/Cas9系統不斷革新的基因編輯技術會在未來的生物研究領域中發揮更加重要的作用。

2020年10月7日，CRISPR/Cas9「基因魔剪」的發現者，德國馬普感染生物學研究所所長埃馬紐爾·沙彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和美國加利福尼亞州大學伯克利分校教授珍妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）在2012年的研究發現推動了人類的進步，開啟了基因編輯領域的「新天地」。埃馬紐爾·沙彭蒂耶主要發現Cas9蛋白的活性仰賴tracrRNA。珍妮弗·杜德納與埃馬紐爾·沙彭蒂耶共同發現Cas9的切割作用和crRNA的定位作用，並將crRNA與tracrRNA可以融合成單鏈引導RNA（sgRNA）。

杜德納介紹：「我與同事喬納森·韋斯曼（Jonathan Weissman）合作建立了創新基因組學研究所，其願景是使基因編輯技術解決人類面臨的問題。更重要的是，我們的研究要著眼於可負擔性、可及性和可持續性，這將使該技術有朝一日在遺傳疾病中從實驗室工具轉變為護理標準，或者是導致農產品變化的方法，是應對氣候變化挑戰以及未知所必需的。」

「CRISPR對生命科學研究的方式產生了巨大影響，幾乎所有的生命科學實驗室都在使用它。該獎項一個令人欣喜的方面是它是為基礎科學而設立的，它源於對細菌遺傳學的好奇心驅動的研究。」國際《科學》（Science）期刊的主編霍爾登·索普（Holden Thorp）說。

(圖片來源:https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/)

Cas9蛋白猶如一把鋒利的剪刀，切割靶標DNA，產生雙鏈切口，進而引發細胞內的鹼基插入或者缺失，從而改變DNA序列。研究人員對CRISPR/Cas9系統進行了大量的優化與改造，使其變得更精準，降低了脫靶效應。此外，初代的CRISPR技術涉及DNA雙鏈的斷裂，會引起潛在的風險。如今，研究人員基於CRISPR體系已經開發出了單鹼基基因編輯系統，能夠對DNA、RNA進行有效編輯。基於CRISPR/Cas9系統的單鹼基基因編輯系統，對基因編輯有著更高的靶向性。

相比之前的基因組編輯工具，CRISPR在設計上更加簡便、組裝速度更快、編輯範圍較廣，在世界各地的實驗室中都有使用。研究人員已將CRISPR用於產生新的抗癌症療法、抗氣候變化的農作物。諾貝爾委員會在此次頒獎布會上介紹：「能夠治癒遺傳性疾病的夢想即將實現。這些『基因魔剪』將生命科學帶入了一個新時代，並在許多方面為人類帶來了最大利益。」

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