北京時(shí)間10月7日17時(shí)45分，備受矚目的2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉獲獎(jiǎng)名單！德國(guó)馬克斯·普朗克病原學(xué)研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美國(guó)加州大學(xué)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(shù)中最犀利的工具之一而斬獲該獎(jiǎng)項(xiàng)。

CRISPR/Cas9是繼“鋅指核酸內(nèi)切酶（ZFN）”、“類轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物核酸酶（TALEN）”之后出現(xiàn)的第三代“基因組定點(diǎn)編輯技術(shù)”。所謂“基因編輯技術(shù)”，就是能夠讓人類對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行“編輯”，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定DNA片段的敲除、加入的一項(xiàng)技術(shù)。 

關(guān)于兩位獲獎(jiǎng)科學(xué)家

Emmanuelle Charpentier，素有“基因編輯之母”之稱，1968年生于法國(guó)奧爾維河畔尤維斯，已經(jīng)獲得10項(xiàng)久負(fù)盛名的科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，目前擔(dān)任德國(guó)馬普學(xué)會(huì)感染生物學(xué)研究所所長(zhǎng)，過(guò)去20年在5個(gè)不同的國(guó)家、9所不同的大學(xué)工作過(guò)。

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

關(guān)于CRISPR / Cas9基因剪刀

2003年開(kāi)始，西班牙微生物學(xué)家Francisco Mojica的一篇文章接連被Nature、PNAS等期刊拒稿，因?yàn)樵谄毡檎J(rèn)為單細(xì)胞的細(xì)菌、古菌沒(méi)有“高端”免疫系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)上，這篇文章實(shí)在太過(guò)“離奇”。它提出：細(xì)菌和古菌當(dāng)中廣泛存在一種免疫機(jī)制，能夠記住此前感染過(guò)它們的病毒的基因特征，并進(jìn)行針對(duì)性防御。

直到2005年，Mojica的研究成果被《分子演化雜志》接收，一個(gè)新的術(shù)語(yǔ)才開(kāi)始進(jìn)入了人們的視野——“規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)”（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats），簡(jiǎn)稱CRISPR，而Francisco Mojica也成為CRISPR系統(tǒng)的首個(gè)發(fā)現(xiàn)者。

之后，Emmanuelle Charpentier在對(duì)化膿性鏈球菌進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種前所未知的分子tracrRNA，并證明這是細(xì)菌古老的免疫系統(tǒng)CRISPR / Cas的一部分，該系統(tǒng)通過(guò)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(shí)的資深生物化學(xué)家Jennifer Doudna達(dá)成合作，二人成功地在試管中重建了細(xì)菌的基因剪刀，并簡(jiǎn)化了其分子成分，使之更易于使用。更為重要的是，她們開(kāi)啟了基因編輯史的新篇章：人工設(shè)計(jì)的向?qū)NA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(chǔ)研究中的許多重要發(fā)現(xiàn)做出了貢獻(xiàn)。諾獎(jiǎng)官網(wǎng)指出，CRISPR / Cas9基因剪刀對(duì)生命科學(xué)產(chǎn)生了革命性的影響，正在為新的癌癥療法做出貢獻(xiàn)，并可能使治愈遺傳性疾病的夢(mèng)想成真。

基因編輯三巨頭“恩怨”終結(jié)？

在為兩位女科學(xué)家祝賀的同時(shí)，不少人對(duì)于另一位基因編輯巨頭張鋒“落選”諾獎(jiǎng)感到惋惜。事實(shí)上，一直以來(lái)對(duì)于這位最早將CRISPR基因編輯技術(shù)應(yīng)用于哺乳動(dòng)物和人類細(xì)胞的華人科學(xué)家是否該獲諾獎(jiǎng)的爭(zhēng)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(dāng)然，在兩位科學(xué)家開(kāi)展CRISPR/Cas9基因編輯相關(guān)研究的同時(shí)，一位來(lái)自麻省理工學(xué)院的年僅30歲的華人科學(xué)家也敏銳地意識(shí)到了CRISPR的光輝前景，并著手進(jìn)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(shù)應(yīng)用于哺乳動(dòng)物和人類細(xì)胞，“捷足先登”成為第一個(gè)用CRISPR/Cas9編輯哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因組的科學(xué)家。

由此，CRISPR基因編輯技術(shù)正式成為近年來(lái)生命科學(xué)領(lǐng)域最耀眼的技術(shù)，三位科學(xué)家也被譽(yù)為“CRISPR基因編輯三巨頭”。

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

過(guò)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(yíng)關(guān)于CRISPR/Cas9的專利之爭(zhēng)擺上了臺(tái)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(lái)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(fèi)分發(fā)的科研資源。由此，張鋒在基因編輯領(lǐng)域“一哥”的地位幾近無(wú)可撼動(dòng)。

2014年，美國(guó)專利商標(biāo)局（USPTO)批準(zhǔn)了張鋒所在的博德研究所的專利請(qǐng)求。2018年，美國(guó)專利局法庭宣布，Doudna 針對(duì)張鋒的真核細(xì)胞 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)的專利干擾訴求不成立。美國(guó)專利局判決稱：Doudna 與 Vilnius 的專利申請(qǐng)只是在試管中剪切DNA片段，沒(méi)有涉及細(xì)胞、基因組，也沒(méi)有基因編輯。

雖然在專利爭(zhēng)奪中“敗北”，但是此次斬獲諾獎(jiǎng)無(wú)疑是對(duì)Doudna和Charpentier二人在基因編輯領(lǐng)域貢獻(xiàn)的極大肯定。事實(shí)上，一直以來(lái)學(xué)術(shù)界就更偏愛(ài) Charpentier 和 Doudna，2015年二者就獲得了有豪華版諾獎(jiǎng)之稱的“生命科學(xué)突破獎(jiǎng)”，2016年兩人再獲阿爾珀特獎(jiǎng)，2020年又同獲沃爾夫獎(jiǎng)。

對(duì)于兩位Doudna和Charpentier獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，饒毅教授在其個(gè)人公眾號(hào)評(píng)論道：“獨(dú)到的原創(chuàng)比緊密的競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)物所基因工程技術(shù)研究組組長(zhǎng)王皓毅在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)提到，張鋒在CRISPR領(lǐng)域后續(xù)的一系列工作中做出了巨大的貢獻(xiàn)，是CRISPR應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的第一人，也是CRISPR技術(shù)發(fā)展應(yīng)用和進(jìn)一步挖掘的主要領(lǐng)導(dǎo)者。但從基本原理上來(lái)說(shuō)，Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier的原理解析無(wú)疑是重要一筆。

無(wú)論如何，CRISPR技術(shù)能夠如此廣泛地應(yīng)用到生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，為人類和科技的發(fā)展做出不可磨滅的貢獻(xiàn)，為挽救生命帶來(lái)新的希望，都離不開(kāi)以基因編輯三巨頭為代表的科學(xué)家，他們每一個(gè)人都應(yīng)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(jiǎng)也沒(méi)問(wèn)題”

[3] CRISPR三巨頭"恩怨"大結(jié)局？張鋒贏得專利，憾失諾獎(jiǎng)......

[4] 2020諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公布: 充滿爭(zhēng)議的基因編輯技術(shù)