今天,00年诺贝尔化学奖授予了法国生物化学家埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(EmmanuelleCharpentier)、美国生物学家詹妮弗·杜德纳(JenniferDoudna)。她们因对新一代基因编辑技术CRISPR的贡献,分享了今年的奖项。埃马纽埃尔·卡彭蒂耶生于年,现任马克斯·普朗克生物感染研究所主任,同时是瑞典于默奥大学的访问教授。詹妮弗·杜德纳生于年,现任加州大学伯克利分校化学及化学工程系教授。0年,杜德纳开始与卡彭蒂耶合作发展CRISPR技术。一年后,两位女生物学家在《科学》杂志发表论文并首次指出,CRISPR-Cas9系统在体外实验中能“定点”对DNA进行切割,显著提升了基因编辑的效率,为该领域的发展奠定了基础。两位科学家被《时代》周刊评为05年全球最具影响力00人,并收获了包括生命科学突破奖在内的多项生命科学大奖。CRISPR,是“clustered,regularlyinterspaced,shortpalindromicrepeats”(即成簇、规律间隔的短回文重复序列)的缩写。利用这种序列,细菌可以对侵袭过它的病毒产生“记忆”。自从日本科学家0世纪80年代末发现CRISPR之后,科学家就一直在研究这种奇怪的基因序列。然而,直到杜德娜和卡彭蒂耶偶然注意到一种名叫Cas9的蛋白,CRISPR才显示出它作为基因组编辑工具的巨大潜力。很多科学发现的背后都有一连串巧事,CRISPR的故事也不例外。卡彭蒂耶实验室的克日什托夫·黑林斯基(KrzysztofChylinski)和杜德娜实验室的马丁·伊内克(MartinJinek)在毗邻的城镇长大,说着同样的波兰方言。杜德娜说:“他们开始通过Skype聊天。两人一拍即合,然后就开始分享数据、讨论做实验的想法。这个项目就这样正式开始了。”03年之前,研究人员一直在尝试将CRISPR-Cas9应用于植物和动物细胞——它们比细菌要复杂得多。在他们看来,这和复活尼安德特人与猛犸象一样激动人心。在哈佛大学,遗传学家乔治·丘奇(GeorgeChurch)领导的团队用CRISPR技术来改变人类基因,为疾病的治疗提供了多种可能性。CRISPR-Cas9很快成为了投资的热点。03年,杜德娜联手丘奇、麻省理工学院的张峰和其他研究人员,共同成立了爱迪塔斯医药公司(EditasMedicine),他们获得了万美元的风险投资,用以开发一类新的、基于CRISPR的药物。04年4月,获得万美元投资的CRISPR医疗公司(CRISPRTherapeutics)在瑞士巴塞尔和英国伦敦成立,他们的目标也是开发基于CRISPR的疾病疗法。爱迪塔斯医药公司和CRISPR医疗公司都需要多年时间,才能开发出相应的疗法,然而,实验室的供货商们已经在向世界各地的客户销售可以立即用于动物注射的CRISPR材料,并开始为客户定制经CRISPR改造的小鼠、大鼠和兔子。CRISPR已经勇猛地踏上了商业化的征途,研究人员和商人都在为这种技术设想新的商业用途,其中的某些想法甚至有些狂妄。运用这种技术,医生或许可以在怀孕早期的妇女体内,改造与唐氏综合征有关的异常染色体;育种人员可以重新向抗性杂草的基因组中引入对除草剂敏感的基因;我们还可以复活已经灭绝的物种。这当然会让有些人感到害怕。比如,最近就有一些警告性的头条报道,将这种技术形容为“扮演上帝的好方法”,或者“瓶中妖”。这些文章担心,当我们急于摆脱疟蚊,太想治好亨廷顿病,或者期望“设计”出更好的婴儿时,我们也可能是在创造一个充满有害新基因的“侏罗纪公园”。科学家正在快速行动,他们希望预见CRISPR技术最可能的危害,并制定应对措施。04年7月7日,当哈佛大学的团队发表一篇讨论如何用CRISPR消灭疟蚊的论文时,他们也在呼吁公众对这一问题进行讨论,他们也指出了基因改造在技术与监管上的窘境。该团队的生物伦理学家让蒂宁·伦斯霍夫(JeantineLunshof)说:“CRISPR的发展如此迅猛,很多人还没听说过这种技术,但是我们确实正在使用它。这是一种新现象。”现在,在伯克利的创新基因组计划(InnovativeGenomicsInitiative)的框架下,杜德娜正在组建一个团队,专门讨论应用CRISPR的伦理问题。如果对伦理问题的担忧,扑灭了人们对CRISPR的热情,后果将是不可想象的。例如,04年6月,麻省理工学院的研究人员报道,他们直接从尾部向动物体内注射CRISPR,治愈了患酪氨酸血症(tyrosinemia,一种的罕见肝脏疾病)的成年小鼠。这种疾病由一种突变的酶引起。研究人员向小鼠体内注射了3种gRNA序列和Cas9蛋白,以及突变基因的正确DNA序列。小鼠的每50个肝脏细胞中,就有个插入了正确的基因。接下来一个月,被“修正”的肝脏细胞蓬勃生长,最终取代了/3的病变细胞——这足以使小鼠摆脱上述疾病。04年8月,坦普尔大学(TempleUniversity)的病毒学家卡迈勒·哈利利(KamelKhalili)领导的研究人员报道,他们已经用CRISPR在数个人类细胞系中对HIV病毒进行了剪切。来源:综合自网络。
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