原创见文末果壳
太长不看版
细菌里存在一些重复编排的DNA序列,名叫CRISPR;
还有一种与CRISPR相关的蛋白名叫Cas,可以切割病*DNA;
卡彭蒂耶和杜德纳利用CRISPR/Cas的特性,开发了一种可以精准切割DNA的工具;
这种工具应用范围极广,掀起了分子生物学革命,也同样引发人们对伦理问题的思考。
埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(EmmanuelleCharpentier)和詹妮弗·杜德纳(JenniferA.Doudna)获得了年的诺贝尔化学奖,获奖理由是她们发现了最先进的基因技术工具之一:CRISPR/Cas9基因剪刀。研究者运用这种工具,可以极其精准地改变动物、植物和微生物的DNA。这项技术掀起了分子生物学的革命,为植物育种带来了新的机遇,为新的癌症治疗手段注入能量,也让治愈遗传性疾病不再只是个梦想。
科学最有魅力的一点,在于它是不可预测的——你永远不会知道,一个看似平常的点子或提问,将会为我们带来什么。有时候好奇心会走进一个死胡同,有时候会走进一个恼人的迷宫,得花费好几年才能走出来。但是,一次又一次地,她意识到自己是第一个凝视着无限可能性的人。
名为CRISPR/Cas9的基因编辑工具就是这样一种蕴含惊人潜能的意外发现。当埃马纽埃尔·卡彭蒂耶和詹妮弗·杜德纳开始研究一种链球菌的免疫系统时,她们偶然觉得,自己或许可以开发一种新的抗生素。事情的走向不如她们所愿,她们在研究中发现了一种分子工具,可以精准切割遗传物质,从而使人们有可能轻易改写生命的密码。
运用基因剪刀,研究者可以编辑几乎所有生物的基因组丨诺贝尔奖官方网站影响每个人的利器
仅仅在她们做出这个发现8年后,这些基因剪刀已经重塑了生命科学的模样。生物化学家和细胞生物学家们现在可以轻松地研究不同基因的功能,以及这些基因在疾病进程中所可能扮演的角色。在植物育种方面,研究者们可以赋予植物新的特征,比如在温暖气候中的耐旱能力。在医学领域,这种基因编辑工具正在为新的癌症治疗方法贡献力量,也在尝试治愈遗传病的首批研究中发挥作用。
关于CRISPR/Cas9基因剪刀的用处,我们还可以举出千千万万个例,当然,也包括不符合伦理的运用。利剑在手,我们更应该规范技术的使用。这一点会在下面再详说。
年,不管是埃马纽埃尔·卡彭蒂耶,还是詹妮弗·杜德纳,都没想到她们在波多黎各一家咖啡馆的首次见面,会成为命运的转折点。我们首先来介绍一下埃马纽埃尔·卡彭蒂耶,是她首先提出了合作。
被病原细菌吸引的卡彭蒂耶
有些人将埃马纽埃尔·卡彭蒂耶描述为充满动力、细心并缜密的人,还有人说她坚持不懈地探索未知。她自己则引用了路易斯·巴斯德的名言:“机会只留给有准备的人。”对探索新知、自由独立的急切渴望,引导着她走在今天的道路上。她在巴黎的巴斯德研究所度过了博士生涯。算上这段经历,她在5个国家、7座城市的10家不同机构工作过。
尽管经历了许多不同的工作环境和研究方式,她的所有研究都有相同的核心:病原细菌。为什么它们具有强烈的攻击性?它们如何发展对抗生素的耐药性?以及,人类能否找到新的治疗方法,阻止它们肆虐?
年,卡彭蒂耶在维也纳大学创建了自己的研究团队。她将研究聚焦于化脓性链球菌(Streptococcuspyogenes)。这种细菌是对人类造成最严重伤害的病原菌之一,每年感染超过数百万人。这种感染一般只会造成可治疗的扁桃体炎和脓疱疮,但有时会引起致命的败血症并使软组织分解,这让它们获得了“血肉吞噬者”的恶名。
为了更好地理解化脓性链球菌,卡彭蒂耶决定全面研究这种细菌的基因调控方式。这一决定让她在发现基因剪刀的道路上迈出了第一步。但是在继续讲述这条道路之前,我们需要讲讲詹妮弗·杜德纳的故事。因为,在卡彭蒂耶仔细地研究化脓性链球菌的同时,杜德纳听到了一个缩写。那是她第一次听说这个单词,发音听起来像是crisper。
科学——如侦探故事一样曲折
在度假胜地夏威夷长大的詹妮弗·杜德纳,有着强烈的求知欲。一天,她的父亲将詹姆斯·沃森写的《双螺旋》放在了她床上。詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克解明DNA分子结构的故事仿佛一部侦探小说,与杜德纳在学校课本中读到的科学知识迥异。她被科学研究的过程深深吸引了,并意识到科学不只是简单地列举事实。
不过,开始亲自解决科学之谜时,她并未将注意力放在DNA上,而去