crispr|诺贝尔化学奖授予CRISPR研究!两位女性科学家获奖
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刚刚 , 2020年诺贝尔化学奖揭晓 。 法国生物化学家埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)、美国生物学家詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)因对新一代基因编辑技术CRISPR的贡献 , 摘得今年的奖项 。
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左图为卡彭蒂耶 , 右图为杜德纳
埃马纽埃尔·卡彭蒂耶生于1968年 , 现任马克思·普朗克生物感染研究所主任 , 同时是瑞典于默奥大学的访问教授 。 詹妮弗·杜德纳生于1964年 , 现任加州大学伯克利分校化学及化学工程系教授 。
2011年 , 杜德纳开始与卡彭蒂耶合作发展CRISPR技术 。 一年后 , 两位女生物学家在《科学》杂志发表论文并首次指出 , CRISPR-Cas9系统在体外实验中能“定点”对DNA进行切割 , 显著提升了基因编辑的效率 , 为该领域的发展奠定了基础 。 两位科学家被《时代》周刊评为2015年全球最具影响力100人 , 并收获了包括生命科学突破奖在内的多项生命科学大奖 。
CRISPR-Cas9 基因编辑系统是本世纪最为重要的生物发现之一 。 2015年 , 《科学》将它评为年度突破;助力这项技术诞生的科学家们也先后获得了有“科学界奥斯卡”之称的“突破奖”(Breakthrough Prize) , 在分子生物学界影响深远的“格鲁伯遗传学奖”(Gruber Genetics Prize) , 以及表彰重大生物医学突破的“沃伦·阿尔珀特奖”(Warren Alpert Prize) 。
在2014年12月的《环球科学》中 , 《编辑基因:更快、更准、更简单》一文就对这项技术的作用机制、发展历程及前景展开详细介绍 。 虽然争议尚存 , 但毫无疑问 , 这项在2015年被《科学》杂志评为“年度科学突破”的新兴技术 , 正在开创一个全新的时代 。
撰文?玛格丽特·诺克斯(Margaret Knox)
翻译?马文静
1973年 , 斯坦利·N·科恩(Stanley N. Cohen)和赫伯特·W·博耶(Herbert W. Boyer)找到了改变生物体基因组的方法 , 成功将蛙的DNA插入到细菌中 。 20世纪70年代末 , 博耶的基因泰克(Genetech)公司对大肠杆菌进行基因改造 , 使其带有一个人源基因(这个基因是人工合成的) , 最后生产出治疗糖尿病的胰岛素 。 很快 , 加利福尼亚州拉霍亚的索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的科学家培育出了第一只转基因小鼠 。
基因工程领域取得的这些巨大成就改变了现代医学的进程 。 但是 , 早期的基因改造方法有两大局限:不甚精确 , 并且难以量产 。 那时 , DNA插入基因组的行为是随机的 , 科学家只能祈求好运 , 但愿自己能得到一个有用的突变 。 1990年 , 研究人员取得了跨越式的进步 。 他们设计出能在特定位点对DNA进行剪切的蛋白 , 突破了第一个局限 。 但是 , 每想要修改一段DNA序列 , 他们都必须设计一个新的蛋白 , 这种工作非常耗时 , 并且十分艰苦 。
时间终于到了2012年 。 瑞典于默奥大学(Ume? University)的埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和加利福尼亚大学伯克利分校的珍妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)领导的研究人员报道 , 他们在细胞中发现了一种遗传机制 , 能让科学家以前所未有的速度编辑基因组 , 并且过程十分简单 。 此后不久 , 哈佛大学和麻省理工大学的一个课题组运用这种技术 , 一次性地对细胞基因组的多个位点进行了修改 。
这种先进的技术已经加快了基因工程产业的发展 , 对遗传学和医学也有深远的推动作用 。 科学家现在只要几周时间 , 就能按需定制出经过基因改造的实验动物 , 省去了从前一年的工作量与时间 。 目前 , 研究人员正在运用该技术 , 探索艾滋病、阿尔茨海默病、精神分裂症等疾病的治疗方法 。 该技术将生物体的基因修饰过程变得相当简单与廉价 , 研究人员和伦理学家甚至开始担心 , 这会催生负面效应 。
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