這把獲諾貝爾化學獎的基因剪刀將把人類帶到何處？

2020-10-12 譯言網

瑞典皇家科學院7日宣布，將2020年諾貝爾化學獎授予法國女科學家伊曼紐爾·夏彭蒂耶和美國女科學家珍妮弗·杜德納，以表彰她們在基因組編輯方法研究領域作出的貢獻。兩名科學家將平分1000萬瑞典克朗（約合112萬美元）獎金。在諾獎的加持下，基因編輯將走向何方呢？



01

意外獲獎


誰獲獎了？


好幾個電話都沒能把熟睡的珍妮弗·杜德娜叫醒。凌晨三點，她接了電話。一位記者想採訪她獲得諾貝爾化學獎的感受。


「誰獲獎了？」 杜德娜驚詫地問。


在當天晚些時候舉行的新聞發布會上，杜德娜說，「這有點令人尷尬，我當時真得睡得很死」。然後記者說，她與馬克斯·普朗克感染生物學研究所的同事伊曼紐爾·夏彭蒂耶一起獲得了諾獎。



杜德娜和夏彭蒂耶因發現基因剪刀（CRISPR-Cas9）而獲得了2020年諾貝爾化學獎，基因剪刀（CRISPR-Cas9）是一種基因組編輯技術，可以讓科學家以前所未有的精確性和便捷性從幾乎任何生物中靈活地編輯DNA。


自從2012年發現這項技術以來，他們就一直和同事研究基因剪刀在治療癌症、愛滋病等人類疾病方面的應用，以及在農業方面使植物抗旱和抗蟲害的方法。這是諾貝爾化學獎首次頒發給女性，杜德娜是加州大學伯克利分校的首位獲得該榮譽的女教師。


這個消息著實令人震驚，杜德娜一直以為電話中的記者是在開玩笑，直到她星期三清晨接到馬丁的電話才相信。她的前博士後研究員馬丁·傑尼克進行的許多實驗發現了基因剪刀。她告訴《時代》周刊：「馬丁永遠不會說謊。我激動和他交流，他感到異常高興。」


杜德娜說，她永遠不會忘記他們在實驗中觀察到數據的那一刻，從那一刻起，就找到了一種相對容易的方法來自由地進行基因編輯，應對疾病和農業挑戰。她說：「我喜歡稱其為一種民主化技術，該技術已在全球範圍內廣泛地提供給科學家使用，並且獲得的成本並不昂貴。它為各種看似不可能的研究和應用打開了大門。」



02

與基因編輯結緣


剛開始，加州大學伯克利分校的一位同事向杜德娜介紹了細菌具有的一種奇特能力，整齊地剪切病毒插入細菌基因組的基因。病毒本身無法複製自己的基因組，它們需要選擇其他生物（包括細菌）來幫助他們。出於好奇，杜德娜從那時開始研究這一現象。不久之後，他在波多黎各的一次科學會議上遇到了當時在瑞典于默奧大學分子生物學系工作的艾曼紐·夏彭蒂耶。兩位科學家走在古老的聖胡安大街上，沉迷於交流專業知識，意識到他們擁有互補的技能知識，兩人合作可以加快研發出基因編輯技術。


在不到一年的時間內，2012年杜德娜和夏彭蒂耶發表了開創性的論文，對基因剪刀進行全面的描繪，為研究人員提供了分子「剪刀」，可自由精確地切割基因組。


科學家們仍在尋找新角度和創新方式來應用該技術，數十家新興公司（包括由杜德娜自己創立的公司）已經在慢慢壯大。該技術還導致了加利福尼亞大學伯克利分校和麻省理工學院（MIT）之間進行多年專利爭奪。麻省理工學院的張鋒是第一個在真核細胞中描述基因剪刀的人，真核細胞包括植物，動物和人的真核細胞，但他在杜德娜和夏彭蒂耶申請專利後幾個月才發表他的發現。麻省理工學院和哈佛大學布羅德學院的創始主任埃裡克·蘭德也在推特上發了「盛情的祝賀」。



專利衝突的賭注很高，可能為獲勝者帶來數百萬美元的可觀收入。在短短的八年中，利用基因剪刀的科學家們已經弄清楚了如何使用它來編輯人類細胞中的HIV基因；切出導致毀滅性先天性心臟病的基因；探索刪除致癌基因的方法，所有這些都可以成為挽救生命，深受歡迎的新療法。


杜德娜說：「就精確方式輕鬆操作基因的技術而言，該領域在許多方面已經成熟，而基因剪刀正是這種方式。」 不需要專門的培訓和設備就可使用該技術。



03

基因編輯前景堪憂


儘管該技術的柔韌性確實起到了杜德娜所希望的民主化作用，但它也讓濫用成為可能。例如，在2018年，中國科學家賀建奎宣布他已使用基因剪刀為一對夫婦的父親胚胎為HIV陽性的人類胚胎進行基因編輯時震驚了科學界。他改變了他們的基因組，為他們提供了抗感染的基因保護，然後將胚胎轉移給母親進行了充分的懷孕，從而使雙胞胎女孩活了下來。該行為受到包括杜德娜在內的領先科學家的廣泛批評，美國國家醫學科學院和英國皇家學會提出倡議，阻止在人類胚胎中使用基因編輯，直到安全問題得到解答。



杜德娜說，任何技術都可能被濫用，基因編輯應用便捷，這意味著我們科學界必須真正擔負起責任。國際對此事件作出了很好的反應，促使國際社會作出努力確保我們在全球範圍內具有透明文化，並作為一個整體，我們致力於確保對技術的負責任使用。」


也許會有這麼一天，這可能成為一種更有效的方法來預防諸如冠狀病毒這樣的對國家經濟造成毀滅性影響的傳染病。使用基因編輯（包括免疫細胞中的基因）可能形成疫苗以外的下一階段免疫保護。「我想有一天，基因組編輯技術可以用來改變免疫細胞，使它們準備好抵禦新病毒，並且有可能很快地做到這一點，從而替代不得不經歷數月的疫苗開發。」她說，「這是一個未來的目標，近幾年不可能實現，但是考慮到基因剪刀的未來潛力還是很令人興奮的。」


同時，杜德娜（Doudna）準備享受她的新榮譽提供的一項特權：伯克利校園內的免費個人停車位。

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