改写生命密码：诺奖所说的“基因剪刀”究竟是什么？

今年的诺贝尔化学奖史无前例首次同时颁发给两位女科学家——马克斯·普朗克感染生物学研究所主任伊曼纽尔·夏彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和加州大学伯克利分校的生物化学家詹尼佛·A.杜德娜（Jennifer A. Doudna）。她们因在基因编辑研究领域做出的卓越贡献而获奖。

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10月7日， 2020年诺贝尔化学奖揭晓，法国科学家伊曼纽尔·夏彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和美国科学家詹尼佛·A.杜德娜（Jennifer A. Doudna）获得了这一奖项。
据介绍，夏彭蒂耶和杜德娜利用CRISPR-Cas9“基因剪刀” ，以极高的精度编辑了动物、植物和微生物的DNA 。来自诺奖官网的消息显示，这项技术对生命科学产生了革命性的影响，可以帮助研究者开发新的癌症疗法，并使治愈遗传疾病的梦想成为现实。
到底什么是基因编辑？基因编辑之于我们有何种意义？我们应该如何看待基因编辑？它拥有着怎样的过去和未来？基因编辑研究的背后又有哪些惊心动魄的故事？在詹尼佛·A.杜德娜和塞缪尔·H.斯坦伯格所著的《破天机：基因编辑的惊人力量》一书中，我们或许可以得到这些问题的答案。这本即将于11月出版中文版的著作中，身为CRISPR技术先驱的杜德娜与亲历者斯坦伯格，回顾了基因编辑技术的发展史，展望了未来的发展趋势，并梳理了相关社会与伦理议题。
以下内容经湖南科学技术出版社·原力授权节选自《破天机：基因编辑的惊人力量》，较原文有删节修改，标题为编者所加，非原文所有。
【改写生命密码：诺奖所说的“基因剪刀”究竟是什么？】

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《破天机：基因编辑的惊人力量》， [美]詹尼佛·A.杜德娜、[美]赛缪尔·H.斯坦伯格著，湖南科学技术出版社·原力,2020年11月。
作者丨[美]詹尼佛·A.杜德娜赛缪尔·H.斯坦伯格
摘编丨安也
2009年，第一代基因编辑技术出现了，它依靠的是从黄单胞杆菌里发现的一种新型蛋白质，叫作类转录活化因子（TALEs）。这些蛋白质与锌指核酸酶的构造非常类似：它们都是由多个重复片段组成，每个片段识别特定的DNA序列。区别在于：每个锌指核酸酶的手指识别三个DNA碱基，而每个类转录活化因子的片段可以识别单个DNA碱基。这使得科学家很容易推断出哪个片段识别哪个DNA碱基，于是他们可以重新编辑，使其识别更长的DNA序列。在锌指核酸酶中，这项工作听起来简单，实际上困难；但在类转录活化因子中，它的确很简单。
研究人员转而探索这种新技术。类转录活化因子的编码序列一经破解，三个实验室就把类转录活化因子与锌指核酸酶的剪切模块融合，创造出了类转录活化因子核酸酶（简称TALENs）。类转录活化因子核酸酶在细胞内引发基因编辑的效果非常惊人，科学家对它做了某些设计上的改进，更方便了它们的构建和使用。
就在人们发现类转录活化因子核酸酶并用于基因编辑不久，最新的（也许是终极的）基因编辑技术出现了。这项技术叫作CRISPR?正是在这里，我的故事跟基因编辑的故事衔接了起来。基因编辑技术经历了漫长的发展历史，但它马上要进入一个激动人心的新时代。
我们应该如何看待基因编辑？
科学家可以使用强大的生物技术来修饰活细胞里的DNA ，甚至改造这个星球上所有物种的遗传密码。在诸多基因编辑的工具中，最新，也可能是最有效的，当属CRISPR-Cas9（简称为CRISPR）。有了CRISPR ，生物体的基因组就变得像文本一样可以被编辑。
只要科学家知道了某个性状的基因，我们就可以利用CRISPR在它的基因组中插入、编辑或删除该基因。这比目前其他任何基因操作技术都更简单有效。