北京時間10月7日17時45分，備受矚目的2020年諾貝爾化學獎揭曉獲獎名單！德國馬克斯·普朗克病原學研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美國加州大學伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士因發(fā)現(xiàn)了CRISPR / Cas9基因剪刀這一基因技術中最犀利的工具之一而斬獲該獎項。

CRISPR/Cas9是繼“鋅指核酸內切酶（ZFN）”、“類轉錄激活因子效應物核酸酶（TALEN）”之后出現(xiàn)的第三代“基因組定點編輯技術”。所謂“基因編輯技術”，就是能夠讓人類對目標基因進行“編輯”，實現(xiàn)對特定DNA片段的敲除、加入的一項技術。 

關于兩位獲獎科學家

Emmanuelle Charpentier，素有“基因編輯之母”之稱，1968年生于法國奧爾維河畔尤維斯，已經(jīng)獲得10項久負盛名的科學獎項，目前擔任德國馬普學會感染生物學研究所所長，過去20年在5個不同的國家、9所不同的大學工作過。

Jennifer A. Doudna，素有“CRISPR女神”之稱，1964年生于美國華盛頓，現(xiàn)為美國加州大學伯克利分校教授，霍華德·休斯醫(yī)學研究所研究員，2016年曾獲得世界杰出女科學家成就獎。

關于CRISPR / Cas9基因剪刀

2003年開始，西班牙微生物學家Francisco Mojica的一篇文章接連被Nature、PNAS等期刊拒稿，因為在普遍認為單細胞的細菌、古菌沒有“高端”免疫系統(tǒng)的節(jié)點上，這篇文章實在太過“離奇”。它提出：細菌和古菌當中廣泛存在一種免疫機制，能夠記住此前感染過它們的病毒的基因特征，并進行針對性防御。

直到2005年，Mojica的研究成果被《分子演化雜志》接收，一個新的術語才開始進入了人們的視野——“規(guī)律成簇間隔短回文重復”（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats），簡稱CRISPR，而Francisco Mojica也成為CRISPR系統(tǒng)的首個發(fā)現(xiàn)者。

之后，Emmanuelle Charpentier在對化膿性鏈球菌進行研究時發(fā)現(xiàn)了一種前所未知的分子tracrRNA，并證明這是細菌古老的免疫系統(tǒng)CRISPR / Cas的一部分，該系統(tǒng)通過切割病毒的DNA使之攻擊失效。

2011年，Charpentier將研究成果公諸于世，并在同年與具有豐富RNA知識的資深生物化學家Jennifer Doudna達成合作，二人成功地在試管中重建了細菌的基因剪刀，并簡化了其分子成分，使之更易于使用。更為重要的是，她們開啟了基因編輯史的新篇章：人工設計的向導RNA可以讓Cas9蛋白切割任意指定的片段DNA序列。

CRISPR / Cas的出現(xiàn)為基礎研究中的許多重要發(fā)現(xiàn)做出了貢獻。諾獎官網(wǎng)指出，CRISPR / Cas9基因剪刀對生命科學產(chǎn)生了革命性的影響，正在為新的癌癥療法做出貢獻，并可能使治愈遺傳性疾病的夢想成真。

基因編輯三巨頭“恩怨”終結？

在為兩位女科學家祝賀的同時，不少人對于另一位基因編輯巨頭張鋒“落選”諾獎感到惋惜。事實上，一直以來對于這位最早將CRISPR基因編輯技術應用于哺乳動物和人類細胞的華人科學家是否該獲諾獎的爭議不斷。

2012年，Jennifer Doudna和Emmanulle Charpentier合作在Science 雜志發(fā)表了基因編輯史上的里程碑論文，成功解析了CRISPR/Cas9基因編輯的工作原理。

當然，在兩位科學家開展CRISPR/Cas9基因編輯相關研究的同時，一位來自麻省理工學院的年僅30歲的華人科學家也敏銳地意識到了CRISPR的光輝前景，并著手進行研究。他的名字，叫做張鋒。

2013年，張鋒在Science雜志刊文，首次將CRISPR基因編輯技術應用于哺乳動物和人類細胞，“捷足先登”成為第一個用CRISPR/Cas9編輯哺乳動物細胞基因組的科學家。

由此，CRISPR基因編輯技術正式成為近年來生命科學領域最耀眼的技術，三位科學家也被譽為“CRISPR基因編輯三巨頭”。

一般認為，Doudna和Charpentier最先發(fā)現(xiàn)了CRISPR/Cas9基因編輯技術這座金庫，而張鋒則最先找到了金礦中的金子。

過去，張鋒與Doudna與等人曾經(jīng)攜手創(chuàng)建基因編輯公司——Editas Medicine，但是不久后合作破裂，兩大陣營關于CRISPR/Cas9的專利之爭擺上了臺面。Doudna“單飛”創(chuàng)辦了自己的公司Intellia Therapeutics公司，?，敿~埃爾·卡彭蒂耶（Emmanulle Charpentier）創(chuàng)立了CRISPR Therapeutics公司，這三家公司均已上市。

盡管Doudna和Charpentier最先發(fā)表了論文，但是從目前CRISPR/Cas9的科研成果來看，一半重大突破都出自張鋒之手，其余重大突破多少也使用了張鋒免費分發(fā)的科研資源。由此，張鋒在基因編輯領域“一哥”的地位幾近無可撼動。

2014年，美國專利商標局（USPTO)批準了張鋒所在的博德研究所的專利請求。2018年，美國專利局法庭宣布，Doudna 針對張鋒的真核細胞 CRISPR-Cas9 基因編輯技術的專利干擾訴求不成立。美國專利局判決稱：Doudna 與 Vilnius 的專利申請只是在試管中剪切DNA片段，沒有涉及細胞、基因組，也沒有基因編輯。

雖然在專利爭奪中“敗北”，但是此次斬獲諾獎無疑是對Doudna和Charpentier二人在基因編輯領域貢獻的極大肯定。事實上，一直以來學術界就更偏愛 Charpentier 和 Doudna，2015年二者就獲得了有豪華版諾獎之稱的“生命科學突破獎”，2016年兩人再獲阿爾珀特獎，2020年又同獲沃爾夫獎。

對于兩位Doudna和Charpentier獲得諾貝爾化學獎，饒毅教授在其個人公眾號評論道：“獨到的原創(chuàng)比緊密的競爭更優(yōu)雅，發(fā)現(xiàn)和發(fā)明較發(fā)表和展示更重要。” 

中科院動物所基因工程技術研究組組長王皓毅在接受《中國科學報》采訪時提到，張鋒在CRISPR領域后續(xù)的一系列工作中做出了巨大的貢獻，是CRISPR應用技術開發(fā)領域的第一人，也是CRISPR技術發(fā)展應用和進一步挖掘的主要領導者。但從基本原理上來說，Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier的原理解析無疑是重要一筆。

無論如何，CRISPR技術能夠如此廣泛地應用到生命科學和醫(yī)學的各個領域，為人類和科技的發(fā)展做出不可磨滅的貢獻，為挽救生命帶來新的希望，都離不開以基因編輯三巨頭為代表的科學家，他們每一個人都應該受到世人的尊重。

參考資料：

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

[2] “基因剪刀，早兩年拿諾獎也沒問題”

[3] CRISPR三巨頭"恩怨"大結局？張鋒贏得專利，憾失諾獎......

[4] 2020諾貝爾化學獎公布: 充滿爭議的基因編輯技術