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“基因剪刀”獲得諾貝爾化學獎,中國先驅無緣榮耀



北京時間10月7日下午,諾貝爾委員會將今年的諾貝爾化學獎授予了兩位女科學家:法國的Emmanuelle Charpentier和美國的Jennifer Dudd。 (珍妮弗·杜德娜)。 該委員會給出的理由是,他們“開發了一種基因組編輯方法”。

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具體來說,他們發現了基因技術中最犀利的工具之一-CRISPR / Cas9基因剪刀。 使用這項技術,研究人員可以非常準確地修飾植物和微生物的DNA。 該技術對生命科學產生了革命性的影響,被認為具有巨大的應用前景,可用於遺傳病的精確治療。

值得一提的是,在諾貝爾獎的120年曆史中,在2019年之前只有4位女性物理學獎得主和5位女性化學家獲獎。但是昨天,安德里亞·戈茨(Andrea Gotz),羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)和萊因哈德·根澤爾(Reinhard Genzel)與女子科學獎,今天有兩名女子化學獎得主。

除了喜悅,人們還關註今年化學獎的另一件事:為什麼中國科學家張峰會錯過它? 記者向諾貝爾獎委員會提出的第一個問題非常尖銳:“還有其他人可以贏得這一獎項嗎?”

上帝的剪刀

什麼是CRISPR? 當病毒想要攻擊細菌時,即將其自身的DNA注入細菌中,然後細菌激活CRISPR防禦系統以避免死亡。 CRISPR看起來像普通的DNA序列,但是如果放大,您會發現該序列具有巨大的病毒數據庫。

該防禦系統將繼續產生各種蛋白質(Cas)。 每當新病毒入侵時,這些剪刀狀蛋白質就會耗盡,以切割病毒的DNA,然後將敵人的DNA片段隱藏到病毒庫中。 如果您以後再次遇到同一病毒,CRISPR可以快速匹配並消除感染。

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CRISPR序列圖|諾貝爾獎官方網站

早在1987年,科學家就發現了CRISPR序列。 直到2012年,兩名先驅者Charpenty和Dudner在《科學》雜誌上首次證明了CRISPR的“剪刀” CRISPR / Cas9可以實現基因。 編輯。 他們的原始工作是純化Cas9蛋白,並發現它是雙RNA引導的DNA核酸內切酶。 首次在體外證明使用Cas9的CRISPR系統可以切割任何DNA鏈,並指出CRISPR修飾活細胞基因的能力。

近年來,科學家們已經使用CRISPR來高效,精確地改變,編輯或替換植物,動物甚至人類的基因。 改良的CRISPR技術已廣泛用於農業和生物醫學。 例如,在2018年,研究證實,使用CRISPR技術成功治療了四隻患有杜興氏肌營養不良症的狗,其肌肉和心臟組織中的肌營養不良蛋白已恢復至正常水平的92%。

“最近很少有發現能夠改變整個研究領域,如CRISPR在生物領域。它在人類健康和疾病中具有巨大的應用潛力。” 2018年8月,美國Alberni生物醫學獎委員會主席Vincent Verdile表示。

這樣,CRISPR被認為是“上帝的剪刀”。

還有誰發現這把剪刀?

2013年,麻省理工學院教授,博德研究所高級研究員張峰和哈佛醫學院教授喬治·丘奇同時在《科學》雜誌上發表論文,證明CRISPR / Cas9可以編輯哺乳動物細胞基因。 他們將這種基因編輯技術成功地應用於小鼠和人類細胞。

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左邊是諾貝爾獎得主杜德納,右邊是38歲的張峰|彭博社

張峰表示,他有在2011年將Cas蛋白簇和tracrRNA引入哺乳動物細胞的想法,而Dudner團隊更早就提出了CRISPR技術的證據,從最初的構思到成功應用於哺乳動物細胞。 ,充分證明了CRISPR / Cas9的整個概念。 這位中國科學家在2014年獲得了美國專利和商標局CRISPR的第一項專利授權,這意味著他和研究所在美國對所有真核生物(包括植物,動物和人類)都擁有了CRISPR / Cas9技術。 -該專利是CRISPR技術商業化的最核心專利之一。

但是這場專利糾紛還沒有結束。 2016年,Dudner認為Zhang Feng是根據自己的論文進行練習的,而後者則認為Dudner僅預言CRISPR對人類細胞有效,並且包含實際運動,證明了CRISPR / Cas9的整個概念。 2017年,法官裁定該專利仍屬於張峰。

“基於CRISPR的基因編輯技術有四個主要發現者:Charpentier,Church,Doudna和Zhang Feng。因此,將諾貝爾獎授予三人這一規則顯然是一個問題。” 1993年獲獎者Philip Sharp曾經說過。 他認為,可能會有一個更明智的決定:將諾貝爾化學獎授予杜德納和夏蓬蒂爾在純生物化學領域的工作,並將生理學或醫學授予丘奇和張峰在生物細胞中的成功應用。 CRISPR為醫療應用鋪平了道路。

獲獎者簡歷

法國微生物學家Emmanuel Charpenti獲得博士學位。 他於1995年從法國巴黎巴斯德研究所(Pasteur Institute)畢業。他目前是德國馬克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)感染生物學研究所的所長。 在CRISPR的開發中,其主要作用是發現Cas9蛋白的活性取決於tracrRNA。

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詹妮弗·杜德納(Jennifer Dudner)生於1964年2月19日,是伯克利大學的化學,分子生物學和細胞生物學教授,霍華德·休斯醫學研究所的研究員以及美國國家科學院的成員。 Charpentier因發現CRISPR / Cas9系統而獲得了2015年生命科學突破獎。

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