撰文：Robert Kolker

Crispr-Cas9最終可能會使得基因編輯過程像文字處理程序的搜索替代功能那樣簡單直接

科學(xué)家們分享數(shù)據(jù)和想法才讓科學(xué)得以繁榮發(fā)展，而“勝者全拿”的專利制度幾乎在迫使科學(xué)家保護好自己的寶貝

最動人的發(fā)明故事往往是這樣的：兢兢業(yè)業(yè)的發(fā)明者默默耕耘多年，最終實現(xiàn)重大突破。珍妮弗·杜德納(Jennifer Doudna)的經(jīng)歷與此類似。這位52歲的生物化學(xué)家在夏威夷長大，就讀于波莫納學(xué)院(Pomona College)和哈佛大學(xué)(Harvard)，后來在加州大學(xué)伯克利分校(University of California at Berkeley)任教。

當(dāng)科學(xué)界其他人似乎都盯著脫氧核糖核酸(DNA)這一所有生物的圖譜時，杜德納卻繪制了詳盡的RNA圖，長期以來RNA都被認(rèn)為是執(zhí)行DNA命令的忠實步兵。杜德納試圖更準(zhǔn)確地弄清楚RNA在人類基因中所扮演的角色。多年來，DNA一直是其他大部分研究人員的研究重心?！拔耶?dāng)然也曾經(jīng)徹夜不眠，”她說，“想著這是不是正確的決定，我應(yīng)該做這個嗎？”

2011年的一天，一位名為埃馬努埃萊·沙爾龐捷(Emmanuelle Charpentier)的法國微生物學(xué)家在一次會議上找到杜德納，希望探討一種名為Crispr的現(xiàn)象。在那之前，大多數(shù)生物學(xué)家即使聽說過Crispr，也都認(rèn)為它是在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的一種抗病毒機制。細(xì)菌利用這種機制發(fā)現(xiàn)入侵的病毒，并激活特殊的蛋白質(zhì)綁定病毒的DNA，將其截除。

當(dāng)時還沒有人成功地找到可行的方式，在更復(fù)雜的生物系統(tǒng)（比如人體）中引入并再現(xiàn)這種細(xì)菌的作用過程。如果有人能實現(xiàn)這一點，那就可能治愈疾病、改變基因編碼，甚至改變?nèi)祟悺?/span>這一切聽起來很科幻，當(dāng)然了，直到沙爾龐捷告訴杜德納，Crispr似乎以一種奇特的方式與一種名為Cas9的蛋白質(zhì)相互作用。

兩人決定聯(lián)手，并在一年后發(fā)表了研究論文，詳細(xì)說明了他們?nèi)绾斡肅rispr-Cas9編輯技術(shù)剪切和粘貼細(xì)菌基因——也就是說，在基因組的任意指定位置改變細(xì)菌的DNA序列組成。這項技術(shù)具有極大潛力。對人類基因組進(jìn)行編輯，這種技術(shù)問世已經(jīng)數(shù)年，但它速度慢、不精確，而且難度很大。

Crispr-Cas9最終可能會使得基因編輯過程像文字處理程序的搜索替代功能那樣簡單直接，說不定有朝一日我們可以利用Crispr基因編輯攻克阿爾茨海默病、精神分裂癥或癌癥。不久，這兩位科學(xué)家獲得了由硅谷出資的300萬美元生命科學(xué)突破獎(Breakthrough Prize in Life Sciences)。所有人都看好他們能獲得諾貝爾獎，稱他們的工作是本世紀(jì)最偉大的生物科技進(jìn)步?！斑@是我做夢也沒料到的?！倍诺录{說。

這是個不錯的故事，但還有一個故事。這次的主角是麻省理工學(xué)院——哈佛大學(xué)博德研究所(Broad Institute of MIT and Harvard) 34歲的分子生物學(xué)家張鋒。張鋒生于中國，在美國艾奧瓦州長大。他很快成為哈佛大學(xué)和斯坦福大學(xué)的明星人物，癡迷于找到改變?nèi)祟惣?xì)胞的最佳途徑。

“我一直重點關(guān)注基因編輯。”他說。2011年，也就是杜德納結(jié)識沙爾龐捷的那一年，張鋒參加了博德研究所的一場會議，會上他聽到一位發(fā)言者隨口提到了細(xì)菌中的Crispr免疫系統(tǒng)。張鋒閱讀了能找到的有關(guān)這個課題的所有資料。他尤其重視一位加拿大生物學(xué)家2010年的論文，其中提到Cas9蛋白質(zhì)的特殊作用。

2012年張鋒花了幾個月時間測試Cas9酶，并準(zhǔn)備發(fā)表研究結(jié)果，杜德納和沙爾龐捷的論文也是那一年發(fā)表的。在張鋒的論文中（比杜德納和沙爾龐捷的論文晚了幾個月發(fā)表），他演示了自己如何成功地在Cas9酶幫助下用Crispr編輯了一個真核細(xì)胞的基因。在一些人看來，這其中的差別讓張鋒領(lǐng)先了杜德納和沙爾龐捷。像杜德納那樣編輯細(xì)菌的基因是一回事；而真正擺弄人類的基本構(gòu)造則是另外一回事。

每10年左右，就有一種顛覆性的全新基因技術(shù)問世。上世紀(jì)70年代是限制性內(nèi)切酶，80年代是聚合酶鏈反應(yīng)，90年代則是下一代基因測序?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了Crispr，它可能大大超越以上所有技術(shù)。

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