作者 | 馮麗妃
北京時間10月7日下午5時45分許，2020年諾貝爾化學(xué)獎揭曉。德國馬普學(xué)會病原體研究所主任Emmanuelle Charpentier和美國加州大學(xué)伯克利分校教授、霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的Jennifer A. Doudna獲獎，以表彰她們“開發(fā)出一種基因組編輯方法”。
作為開展CRISPR植物基因組編輯技術(shù)前沿研究的一名科學(xué)家，中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員高彩霞時常在國際會議上與兩位獲獎?wù)吲雒?、交流。得知獲獎消息，她第一時間就給兩人寫Email祝賀。
“CRISPR技術(shù)獲得諾獎絕對不意外。”在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時，高彩霞表示，“自誕生之日起，大家都期待著它能獲獎，這是眾望所歸的事情，是早晚的事情?！?/span>
《中國科學(xué)報》：相對于大多數(shù)諾獎獎項來說，CRISPR-Cas9（基因剪刀）是一項比較新的技術(shù)，這項技術(shù)獲得諾獎您覺得意外嗎？
高彩霞：絕對不意外，自它誕生之日起，大家都期待著它能獲獎，這是眾望所歸的事情，是早晚的事情，而且我感覺它很快就會發(fā)生。
首先，這項技術(shù)2012年被證明在體外有剪切活性之后，2013年很快就被全世界科學(xué)家應(yīng)用在人類、動物以及植物細(xì)胞等不同物種當(dāng)中。
其次，經(jīng)過這幾年的發(fā)展，這項基因編輯工具已經(jīng)變得更加高效，全世界幾乎所有分子中心和實驗室都離不開這個工具。
就像沒有PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）一樣，我想象不出不久的將來哪個分子生物學(xué)實驗室沒有CRISPR，還能高效地工作。
《中國科學(xué)報》：有人認(rèn)為本屆諾獎頒發(fā)給 Charpentier和Doudna對華人科學(xué)家張鋒有失公平，因為在此前廣受關(guān)注的關(guān)于CRISPR-Cas9專利之爭中，張鋒最終獲勝。您對此有何看法？
高彩霞：張鋒的專利在美國占領(lǐng)先機，但在歐洲，Doudna率先獲得了相關(guān)專利。這種差異可能也和專利制度有關(guān)。
張鋒沒有名列其中確實有些遺憾，不過也不意外。我一直認(rèn)為可能會是三位科學(xué)家獲得這一獎項——Charpentier、Doudna加張鋒。
2012年6月，Doudna在《科學(xué)》上首次公布了CRISPR基因編輯技術(shù)在試管中精確切割DNA的可行性。
2013年1月，張鋒就公布了它在動物與人類細(xì)胞中的應(yīng)用。這是非常重要的一步，因為先前有相關(guān)系統(tǒng)在原核細(xì)胞工作的非常完美，但在真核細(xì)胞中不工作。
但也有一些人會認(rèn)為，如果加入張鋒，也應(yīng)該加立陶宛的Virginijus Siksnys，那么，就會變成4個人。
另外一種組合也可以是Charpentier、Doudna加上瑪麗亞·賈辛（Maria Jasin），她首先證明DNA雙鏈斷裂可以增加基因編輯效率，去年她獲得了邵逸夫生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。
但無論如何，Charpentier、Doudna都肯定是其中的兩位。
《中國科學(xué)報》：請您談?wù)劇盎蚣舻丁奔夹g(shù)的意義。
高彩霞：它最大的意義在于對 DNA序列進(jìn)行非常精準(zhǔn)的編輯，用打靶來作比喻，通過它可以“指哪兒打哪兒”。
以前的基因組編輯或者基因組工程的廣適性不強、技術(shù)有一定的難度，很少有實驗室能掌握這項技術(shù)。有了CRISPR，“舊日王謝堂前燕終于飛入了尋常百姓家”。
和以前的技術(shù)相比，它簡單、易學(xué)、廉價，大大地降低了入門門檻，更重要的是它的打靶效率也更高，可以同時對多個靶點進(jìn)行靶向的編輯和修飾。
這項技術(shù)的意義太重大了，它涉及到我們生活的方方面面，包括農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、工業(yè)、環(huán)境等各個領(lǐng)域。
試想一下，有多少農(nóng)產(chǎn)品完全可以通過它在最短的時間內(nèi)、最精準(zhǔn)地培育出來。在疾病治療上，它有望實現(xiàn)對多種腫瘤等重大疾病的治療。
《中國科學(xué)報》：這是諾獎頒發(fā)百余年來，女性科學(xué)家第6次獲得諾貝爾化學(xué)獎，使得7位女性科學(xué)家獲得這一獎項。您怎么看待女性在科學(xué)界的發(fā)展與貢獻(xiàn)？
高彩霞：也許在中國沒有那么明顯，但很多其他國家的男性和女性科學(xué)家，尤其到了PI（首席研究員）或者教授這個位置，比例非常不協(xié)調(diào)。
這個獎項的頒發(fā)不是因為性別，但她們倆的工作的確也向全世界證明：女科學(xué)家可以和男科學(xué)家一樣優(yōu)秀。包括昨天的諾貝爾物理學(xué)獎獲得者也有一位女科學(xué)家。
《中國科學(xué)報》：您跟Charpentier、Doudna兩位科學(xué)家有一些交流嗎？您對她們有什么樣的印象？
高彩霞：開會經(jīng)常碰到，看到獲獎消息后，第一時間我就準(zhǔn)備給她們寫電子郵件祝賀。得知她們獲獎，我非常興奮，因為我們都在使用這個工具，或者是在進(jìn)一步改善這個工具。當(dāng)時一個朋友坐在辦公室里跟我說話，我竟然沒聽到他說了什么。
Doudna很高很苗條，做事干練，特別專業(yè)，每次做完報告交流的時候，她都會給你很高的評價。她很容易與人交流，包括我們開會也會經(jīng)常邀請她。我們之間經(jīng)常發(fā)郵件。
相比Doudna，我跟Charpentier聯(lián)系較少，她話不是很多，但是你能感覺到她是一位非常好的科學(xué)家，她會在開會之余和大家討論。德國馬普學(xué)會聘請她擔(dān)任病原體科學(xué)研究所所長，也是對她工作的肯定。
《中國科學(xué)報》：請您談?wù)剣鴥?nèi)在CRISPR方面的研究現(xiàn)狀。
高彩霞：諾獎肯定是獎勵最原創(chuàng)的，兩位科學(xué)家都不在中國，至少說明一點，我們確實在原創(chuàng)上沒有拿到最先的發(fā)言權(quán)。但在CRISPR的優(yōu)化以及應(yīng)用上，中國還是走在前面。
在植物基因組編輯領(lǐng)域，超過一半的專利及文章來自中國。在動物及醫(yī)學(xué)方面，很多工作也走在世界最前沿，如昆明理工大學(xué)季維智老師開展的獼猴相關(guān)研究。
國外可能更重視CRISPR技術(shù)在疾病治療等方面的應(yīng)用，中國是一個農(nóng)業(yè)大國，國家也投了很多錢在農(nóng)業(yè)上，基因組編輯有利于保障糧食安全，我國在這方面已經(jīng)出現(xiàn)了一大批優(yōu)秀科學(xué)家。
《中國科學(xué)報》：目前，CRISPR基因編輯技術(shù)還存在一些有爭議的地方，比如脫靶效應(yīng)帶來的影響，或是不按照要求應(yīng)用帶來的倫理紛爭等，這些問題應(yīng)該怎樣面對？
高彩霞：CRISPR技術(shù)本身從出現(xiàn)到完善肯定需要經(jīng)歷一定的過程。工具箱里的工具永遠(yuǎn)是越全越好，這樣某一個特定的工具才能做特定的事情。
在臨床上對這個工具本身的特異性要求就非常高：第一，能不能把 CRISPR精確地遞送到細(xì)胞里去，這是一個瓶頸；
第二，它的核酸酶效率是不是足夠高；
第三，它會不會有脫靶現(xiàn)象，這是大家最關(guān)注的一件事情，不能說把A疾病治療好了，再出來B疾病，所以特別嚴(yán)格。
科學(xué)家們正在努力把這個工具變得更好，所以還沒有走得那么快。相信這些技術(shù)問題都會得到解決。
而對于某些工作，比如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的使用，它已經(jīng)能夠達(dá)到我們的預(yù)想或是目標(biāo)。對農(nóng)作物、植物來說，如果有脫靶也沒關(guān)系，因為我們用的植物材料都是后代，完全可以把脫靶突變通過后代遺傳分離出去。
植物研究相對不涉及倫理問題，對CRISPR工具的脫靶要求沒有那么高。
所以，希望國家能盡快在基因編輯植物的監(jiān)管方面出臺基于科學(xué)的法規(guī)，促進(jìn)我們國家在產(chǎn)業(yè)化方面向前邁進(jìn)。
《中國科學(xué)報》：同樣是基因?qū)用娴牟僮鳎珻RISPR編輯的作物和轉(zhuǎn)基因作物有何不同？
高彩霞：轉(zhuǎn)基因作物必須把外源基因整合到植物基因組里，是外源基因在發(fā)生功能。比如，整合進(jìn)來外源性的抗蟲基因。其實轉(zhuǎn)基因育種是安全的，但大眾需要一段時間來接受它。
CRISPR技術(shù)可以不需要添加任何外源性的東西，只需要把原來的序列修改好。如果這個序列有點多，你可以把它剪掉；如果組成DNA的四個字母ATCG有一個錯了，你可以像一個橡皮擦一樣，用CRISPR把它擦掉，然后用鉛筆把A變成G，而鉛筆是不留在細(xì)胞里的。
《中國科學(xué)報》：您如何看待CRISPR技術(shù)未來的發(fā)展？
高彩霞：它太有用了，無論是對衛(wèi)生醫(yī)療健康，還是對農(nóng)作物改良。以植物為例，和傳統(tǒng)育種技術(shù)相比，它的優(yōu)勢非常明顯。
例如高低產(chǎn)作物雜交時，高產(chǎn)的作物可能不抗病，而低產(chǎn)的則抗病，如果想把抗病的性狀轉(zhuǎn)到高產(chǎn)，就需要雜交。
雜交之后，還需要6~8代的回交，才能讓作物高產(chǎn)、抗病。而且其前提是雜交的親本種要有抗病的基因，而且整個過程非常漫長。
所以，科學(xué)家又設(shè)法通過輻射、化學(xué)誘變等各種方法盲目地創(chuàng)造各種各樣的突變體，找到想要的那個突變體無異于大海撈針。
通過基因組編輯不需要成千上萬的突變體，而是定向地產(chǎn)生想要的突變體，大大節(jié)省了時間和工作量。
而且突變體材料早就出現(xiàn)在了田間地頭，為什么基因組編輯不能用呢？把這個原理講明白了，就沒不能用的。
所以，在農(nóng)業(yè)方面，CRISPR技術(shù)等推廣應(yīng)用前景是非?？善诘?。
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