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引言
当地时间10月7日,年诺贝尔化学奖正式揭晓,法国科学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷(EmmanuelleCharpentier)和美国科学家珍妮弗·安妮·道德纳(JenniferA.Doudna)凭借“开发了一种基因组编辑方法”获此殊荣。
这两位女性科学家分别于年(沙尔庞捷)和年(道德纳)出生,至今均不满60岁。这对于获奖年龄日益提升的诺贝尔奖(除和平奖外)而言,无疑是两位较为年轻的学者。
她们的这一研究究竟是什么内容、为何能够获此殊荣?来自不同地区甚至研究背景的她们,又是如何在这一研究问题上走到一起的?继这项研究成果之后,未来它还会有哪些应用与发展值得追踪、或将改变我们的生活?
一个当今最炙手可热的基因编辑技术,
早期不仅没有期刊愿意发表、
还是个没有工具配合的空想?
CRISPR,全名为ClusteredRegularlyInterspacedShortPalindromicRepeats(规律成簇间隔短回文重复)。它是指原核生物(如细菌)基因组内的一段重复序列。
年,一位来自西班牙的微生物学家,弗朗西斯科·莫伊卡(FranciscoMojica),在细菌和古菌中发现了这组序列。CRISPR是细菌对抗病*的免疫武器,可以让细菌记住之前感染过它们的病*基因特征,并把外来的病*基因从自己的基因组上剔除,阻断病*的复制。这个序列之所以称作规律成簇间隔短回文重复,也正是因为它的特性:由完全相同的DNA片段、和独一无二的病*基因记忆片段交错重复组成。
基因编辑原理示意
图片来源:Pixabay
这个发现很不寻常,但由于各种原因,一直到两年以后的年,才有学术期刊将莫伊卡的文章刊登出来。由此,CRISPR进入了研究者们的视野。那时的沙尔庞捷是欧洲著名的微生物学家,她对CRISPR也产生了兴趣。年8月,她的研究小组以实验探明了CRISPR系统的机制。随着研究的深入,沙尔庞捷认为,CRISPR有作为基因编辑工具的实力。也就是说,利用CRISPR的记忆力和定位能力,配合一种“切割工具”,就能顺利地把“切割工具”送到我们想要编辑的基因片段那里,完成基因编辑。
年,沙尔庞捷和道德纳联合发表了她们的研究成果——他们发现了一种拥有Sp-Cas9蛋白的CRISPR系统,是最适合用作基因编辑的工具,并成功编辑了大肠杆菌的基因。
研究表明,在Cas9的配合下,CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变,比TALEN(转录激活因子类感受器核酸酶)等其他基因编辑技术效率更高、成本更低。让她们获得诺贝尔化学奖殊荣的,也正是她们对于Cas系列蛋白的研究和其基因编辑潜力的发现。
来自不同地域、不同研究方向,
波多黎各咖啡馆里的“奇遇”,
诞生了一个诺贝尔奖
沙尔庞捷和道德纳的合作是科学界一次为人称道的跨地域合作。正如上文所言,两位学者在年联合发表了基因编辑史上具有里程碑意义的成果:先是提出Sp-Cas9蛋白的基因编辑能力,后又运用其与CRISPR结合后的CRISPR-Cas9技术,成功编辑了大肠杆菌的基因,证明了它的确是一种切实可用的新型基因编辑技术。
但令人惊讶的是,这一如今被认定获得了诺贝尔奖的研究的发表,距离这两位科学家之间的初识不过仅仅一年。
道德纳(左)与沙尔庞捷(右)
图片来源:澎湃新闻
那是年在波多黎各举办的美国微生物学会年会上,主要研究微生物的珍妮弗·道德纳和主要研究生物大分子结构的沙尔庞捷都出于各自的研究兴趣,