文／劉 霞 盧子建

10月7日，2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)被授予法國(guó)生物化學(xué)家?，敿~埃爾·沙爾龐捷和美國(guó)生物化學(xué)家珍妮弗·道德納，以表彰她們對(duì)新一代基因編輯技術(shù)CRISPR的貢獻(xiàn)。

諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)表示，這兩位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)非常重要——她們發(fā)現(xiàn)了基因技術(shù)中最強(qiáng)有力的工具之一：CRISPR/Cas9基因剪刀。使用這一技術(shù)，研究人員可以非常精準(zhǔn)地改變動(dòng)物、植物和微生物的DNA。這一技術(shù)對(duì)生命科學(xué)產(chǎn)生了革命性的影響，正在催生新的癌癥療法，并有可能使治愈遺傳性疾病夢(mèng)想成真。

意外之喜

在卷帙浩繁的科學(xué)史上，有不少科學(xué)發(fā)現(xiàn)是“無(wú)心插柳”，發(fā)現(xiàn)這些基因剪刀工具也是意外之喜。

沙爾龐捷在對(duì)化膿性鏈球菌——一種對(duì)人類造成最大傷害的細(xì)菌進(jìn)行深入研究的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的分子tracrRNA，她的研究表明，tracrRNA是細(xì)菌古老的免疫系統(tǒng)CRISPR/Cas9的一部分，該系統(tǒng)通過(guò)切割DNA來(lái)解除病毒的武裝。

2011年，沙爾龐捷發(fā)表了這一研究。同年，她開始與擁有豐富RNA知識(shí)的資深生物化學(xué)家珍妮弗·道德納攜手合作。在研究中，她們偶然注意到，在一種名叫Cas9的蛋白的加持下，CRISPR才能顯示出它作為基因組編輯工具的強(qiáng)大潛力。

這兩位女科學(xué)家共同努力，成功地在試管中重建了細(xì)菌的基因剪刀——CRISPR/Cas9，并簡(jiǎn)化了其分子成分，使其更易于使用。隨后，她們對(duì)這一基因剪刀進(jìn)行了重新編程——這是一個(gè)具有劃時(shí)代意義的實(shí)驗(yàn)。這一剪刀天生就能識(shí)別病毒中的DNA，沙爾龐捷·道德納證明可以對(duì)其進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA的“定點(diǎn)”切割，而在DNA被切割的地方，科學(xué)家們可以容易地改寫生命的密碼。

這些研究成果顯著提升了基因編輯的效率，這兩位科學(xué)家也榮登《時(shí)代》周刊“2015年全球最具影響力100人”。

大顯身手

研究人員若想發(fā)現(xiàn)生命的內(nèi)部運(yùn)作原理，就需要修改細(xì)胞中的基因，這曾經(jīng)是一項(xiàng)耗時(shí)、困難甚至有時(shí)不可能完成的工作，但借助CRISPR/Cas9基因剪刀，科學(xué)家們現(xiàn)在能在幾周內(nèi)改變生命的密碼。

自從沙爾龐捷和道德納在2012年發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9基因剪刀以來(lái)，有越來(lái)越多科學(xué)家開始使用這一工具。該工具在很多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“大顯身手”，比如，植物研究人員已經(jīng)借助這套工具開發(fā)出能夠抵抗霉菌、病蟲害和干旱的農(nóng)作物。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，創(chuàng)新型癌癥療法的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，能夠治愈遺傳性疾病的夢(mèng)想即將實(shí)現(xiàn)。

正如諾貝爾化學(xué)委員會(huì)主席克拉斯·古斯塔夫森所說(shuō)：“這種基因工具擁有強(qiáng)大的力量，影響我們所有人。它不僅使基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)生了革命性的變化，而且還制造出了新奇的作物，并將催生開創(chuàng)性的新療法來(lái)治愈很多疾病”。

CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)是本世紀(jì)最重要的生物學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。2015年，《科學(xué)》雜志將其評(píng)為年度十大科學(xué)突破之一，并高居榜首。這一基因剪刀將生命科學(xué)帶入了一個(gè)新時(shí)代，并在許多方面為人類帶來(lái)了最大福祉——而獎(jiǎng)勵(lì)那些給人類帶來(lái)最大福祉的技術(shù)人員和科學(xué)家，正是諾貝爾獎(jiǎng)創(chuàng)立的初衷！