日前，麻省理工學(xué)院（MIT）理學(xué)院宣布晉升五位副教授為終身教授，其中包括年僅34歲的著名華人生命科學(xué)家張鋒。MIT歷史上，錢學(xué)森在35歲時(shí)獲得晉升，曾經(jīng)在很長(zhǎng)一段時(shí)間里是MIT最年輕華人終身教授記錄的保持者。
張鋒如今打破錢學(xué)森的紀(jì)錄，成為MIT歷史上最為年輕的華人終身教授。張鋒最著名的工作是基因修飾技術(shù)CRISPR-Cas9的發(fā)展和應(yīng)用。他為此率先獲得了美國(guó)專利，并被視為諾貝爾獎(jiǎng)的熱門人選之一。張鋒個(gè)人簡(jiǎn)歷如下：
1982年，出生在河北省石家莊市；
1993年，隨家人移民來到美國(guó)，并在讀高中時(shí)候開始對(duì)生命科學(xué)研究產(chǎn)生極大的興趣；
2004年獲得哈佛大學(xué)化學(xué)與物理學(xué)學(xué)士學(xué)位；
2009年獲得斯坦福大學(xué)化學(xué)及生物工程博士學(xué)位；
2011年他加入MIT，同時(shí)在麥戈文腦科學(xué)研究所（McGovern Institute）大腦與認(rèn)知科學(xué)部門，以及博德研究所（Broad Institute）從事科研工作；
2013年，他的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出創(chuàng)新性CRISPR/Cas系統(tǒng)，大幅度提高了編輯基因的可靠性和效率，而引起國(guó)際關(guān)注和并因他突破性的研究成果而獲得各種榮譽(yù)；
2014年，被《自然》雜志評(píng)選為2013年年度十大科學(xué)人物之一；
2015年，獲得“年度波士頓人”提名；
2016年3月，獲得加拿大蓋爾德納國(guó)際獎(jiǎng)；
2016年1月，被湯森路透評(píng)為2015年全世界19位最具影響力的科學(xué)家之一。同時(shí)，他是名單中唯一的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)者，也是最年輕的科學(xué)家；
2016年9月21日，入圍湯森路透化學(xué)領(lǐng)域“引文桂冠獎(jiǎng)”，被視為諾貝爾獎(jiǎng)的熱門人選。
從小對(duì)生物工程表現(xiàn)出超乎尋常的興趣
張鋒1983年出生于中國(guó)河北石家莊，1993年隨父母移民美國(guó)愛荷華州Des Moines。1994年，他12歲的時(shí)候，在一堂禮拜六的分子生物學(xué)課上觀看了電影《侏羅紀(jì)公園》。老師觀察到他對(duì)恐龍及生物工程表現(xiàn)出超乎尋常的興奮和興趣。不久以后，這位老師幫張鋒在當(dāng)?shù)氐膖he Human Gene Therapy Research Institute實(shí)驗(yàn)室找到了一份志愿者的工作。從此以后，張鋒每天放學(xué)以后都會(huì)到實(shí)驗(yàn)室來參與一些分子生物學(xué)的工作。
16歲時(shí)獲得Intel Science Talent Search獎(jiǎng)
當(dāng)時(shí)，他的實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師經(jīng)常提出的一些“瘋狂的點(diǎn)子”，例如綠色熒光蛋白(GFP)能夠吸收紫外線，因此可以用作防曬霜。而當(dāng)張鋒將GFP厚厚地涂在一層DNA之上時(shí)，他發(fā)現(xiàn)GFP真的能夠防止DNA受到紫外線的損傷。這段經(jīng)歷加深了他在生物學(xué)方面的興趣，而中學(xué)時(shí)代參與的一些科研項(xiàng)目也幫他贏得了很多科學(xué)活動(dòng)的大獎(jiǎng)，特別是在2000年的 Intel Science Talent Search，張鋒獲得第三名。
要知道這項(xiàng)享有盛譽(yù)的科學(xué)大賽起源于1942年，已經(jīng)有8名獲獎(jiǎng)?wù)吆髞順s獲諾貝爾獎(jiǎng)，其中就包括錢學(xué)森的堂侄，加州大學(xué)圣地亞哥分校的錢永健教授，在1968年15歲時(shí)獲得Intel Science Talent Search獎(jiǎng)。
博士期間牛刀小試
高中以后張鋒順利考取了哈佛大學(xué)化學(xué)及物理專業(yè)。他后來解釋為什么選擇這個(gè)專業(yè)而不是他已經(jīng)有所成就的分子生物學(xué)。雖然分子生物學(xué)每天都有令人振奮的新進(jìn)展，物理和化學(xué)的基本原理卻是比較穩(wěn)定的，他想要打好基礎(chǔ)，讓自己在今后的學(xué)術(shù)道路具有堅(jiān)固的基石。在哈佛大學(xué)的本科學(xué)習(xí)期間，他受到莊小威的賞識(shí)，進(jìn)入了她的實(shí)驗(yàn)室。
2004 年，張鋒來到斯坦福大學(xué)申請(qǐng)就讀研究生。他原本想要拜訪諾獎(jiǎng)得主朱棣文(StevenChu)，卻陰差陽(yáng)錯(cuò)地碰到了剛剛擁有自己實(shí)驗(yàn)室的 Karl Deisseroth。經(jīng)過短暫溝通之后，Zhang 對(duì) Deisseroth 的課題非常感興趣，Deisseroth 也對(duì)張鋒在化學(xué)和物理方面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)留下了深刻印象，他盡力說服張鋒加入在自己新建的實(shí)驗(yàn)室。他們的合作促成了一個(gè)全新的領(lǐng)域，也就是大名鼎鼎的光遺傳技術(shù)(optogenetics)，利用光學(xué)刺激和來自水藻的光敏感蛋白精密控制大腦神經(jīng)元活動(dòng)。這為最終理解大腦如何工作，如何產(chǎn)生意識(shí)和情感，又如何在神經(jīng)退行性疾病中發(fā)生故障提供了阿拉丁神燈一般的強(qiáng)有力工具，也使得他們?cè)谀X科學(xué)(brain science)的發(fā)展史上深深地刻下了自己的名字，并因此榮獲了2012Perl-UNC Neuroscience Prize 和 2014 Alan T. Waterman Award 。
獨(dú)立的巔峰之作
博士畢業(yè)后，張鋒離開了Deisseroth 的實(shí)驗(yàn)室，回到了麻省，作為研究員入職麻省理工學(xué)院(MIT)。此后，他先后進(jìn)入了McGovern Institute for Brain Research 和Broad Institute of MIT and Harvard 這兩所頂級(jí)研究機(jī)構(gòu)，并建立了自己的實(shí)驗(yàn)室。在履新大約一個(gè)月的時(shí)間后，張鋒偶然聽到一位傳染病生物學(xué)家談?wù)摷?xì)菌中天然免疫系統(tǒng)的組件-CRISPR/Cas。張鋒敏銳地感覺到它的非凡潛力，于是在維基百科(Wikipedia)和其他所有他能找到的資料上學(xué)習(xí)它。在當(dāng)時(shí)的2011年，已有少數(shù)的研究團(tuán)隊(duì)開始利用CRISPR/Cas來靶向基因組的一些精確區(qū)域，但卻沒有人想到或者把它用作調(diào)整人類基因組的工具。而張鋒在短時(shí)間內(nèi)吸收了前人的研究成果，改進(jìn)了CRISPR/Cas，證實(shí)它能夠在人類細(xì)胞中起到基因剪裁的作用。自從張鋒捅破這層窗戶紙以后，迎來了基因組編輯領(lǐng)域許多的進(jìn)展和應(yīng)用。
由于在CRISPR/Cas用于基因編輯方面的突破性成就，張鋒在2013年以后贏得了巨大的聲譽(yù)與關(guān)注。而CRISPR/Cas作為最可能廣泛實(shí)用的基因編輯工具，有著數(shù)百億美元的商業(yè)前景，幾個(gè)CRISPR/Cas研究的開拓者都著手商業(yè)化準(zhǔn)備。張鋒創(chuàng)立了Editas Medicine公司，Emmanuelle Charpentier在歐洲創(chuàng)立了CRISPR Therapeutics，Jennifer Doudna之前與張鋒共同創(chuàng)立了Editas Medicine，離開Editas Medicine后她現(xiàn)在創(chuàng)立了一家小公司Caribou Biosciences。而張鋒在2014年4月?lián)屜全@得CRISPR相關(guān)的首個(gè)專利。
CRISPR/Cas技術(shù)引發(fā)的爭(zhēng)議
CRISPR/Cas是一種在大多數(shù)細(xì)菌和古細(xì)菌中存在的天然免疫系統(tǒng)，利用了插入到基因組中的病毒DNA(CRISPR)作為引導(dǎo)序列，通過CRISPR相關(guān)酶(Cas)來切割入侵病毒基因組物質(zhì)。2012年，Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在Science發(fā)表了一篇關(guān)鍵文章。文章中揭示了天然免疫系統(tǒng)是如何變成編輯工具的。至少，它可以在試管中切斷任何的DNA鏈。
然而這種充滿魔法的工具是否能運(yùn)用到人類細(xì)胞的基因組上，最終達(dá)到剪裁編輯人類基因的效果呢。張鋒在2013年1月?lián)屜劝l(fā)現(xiàn)了這種可能和所需的方法。Jennifer Doudna在幾周后，也發(fā)表了她自己的獨(dú)立結(jié)果。
到這個(gè)時(shí)候，科學(xué)界普遍承認(rèn)，CRISPR可能是自20世紀(jì)70年代生物技術(shù)時(shí)代開啟以來發(fā)現(xiàn)的最重要的基因工程技術(shù)。CRISPR系統(tǒng)具有搜索和替換DNA的雙重功能，可以讓科學(xué)們通過替換堿基，輕松的改變DNA的功能。在接下來的時(shí)間里，科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)，利用CRISPR可以治療小鼠的肌肉萎縮、罕見肝臟疾病，甚至使人類細(xì)胞具有免疫HIV等驚人的功能。
2014年4月15日，美國(guó)專利局將CRISPR-Cas9技術(shù)的專利頒發(fā)給張鋒所在的Broad研究所，而張鋒博士就是該專利的發(fā)明者。專利權(quán)限包括在真核細(xì)胞或者任何細(xì)胞有細(xì)胞核的物種中使用CRISPR。這就意味著，他們擁有在除細(xì)菌外的任何生物中使用CRISPR的權(quán)益，包括老鼠、豬、牛和人。這使得他和他的研究所幾乎可以控制所有與CRISPR相關(guān)的重要商業(yè)應(yīng)用。
2014年11月在美國(guó)硅谷，Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier獲得了獎(jiǎng)金為300萬美元的The Breakthrough Prizes of Life Sciences，兩位學(xué)界高顏值女神身穿華麗黑色禮服，在好萊塢明星的簇?fù)硐陆舆^了The Breakthrough Prizes獎(jiǎng)杯和獎(jiǎng)金。她們?cè)贑RISPR-Cas9開拓性的工作獲得了極大的認(rèn)可。而張鋒作為另一位在這個(gè)領(lǐng)域開拓性的人物卻并沒有被列為共同發(fā)明人共享這一獎(jiǎng)項(xiàng)。
學(xué)界普遍認(rèn)為是Charpentier和Doudna推動(dòng)了CRISPR編輯的發(fā)展，張鋒則是通過證實(shí)它能夠在真核細(xì)胞中起作用揭示了它的巨大潛力，來自哈佛醫(yī)學(xué)院的George Church則獨(dú)立證實(shí)了張鋒的這一研究發(fā)現(xiàn)。
張鋒聲稱，他開拓了這一領(lǐng)域的研究風(fēng)潮：在這一技術(shù)得到廣泛報(bào)道之前他一直在開展研究，并且由于他的實(shí)驗(yàn)室過去曾經(jīng)微調(diào)ZFNs和TALENs來編輯DNA，擁有了一些適當(dāng)完善CRISPRs的經(jīng)驗(yàn)，使得他們?cè)贑RISPRs的基因編輯研究上搶占了先機(jī)。
雖然張鋒獲得了關(guān)于CRISPRs的第一個(gè)專利，但實(shí)際上加州大學(xué)伯克利分校的Jennifer Doudna以及當(dāng)前任職于德國(guó)Helmholtz感染研究中心的Emmanuelle Charpentier提交專利申請(qǐng)的時(shí)間要比張鋒早了七個(gè)月。張鋒被首先授予專利最有可能的原因就是，他申請(qǐng)了快通道專利(fast-trackpatent)，在他遞交申請(qǐng)短短6個(gè)月后授予了他知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)。
為了證明自己是第一個(gè)發(fā)明者，即第一個(gè)在人體細(xì)胞中使用CRISPR-Cas的人，張鋒提供了他的實(shí)驗(yàn)室筆記本的快照，以此證明他在2012年年初就創(chuàng)建并運(yùn)行了CRISPR-Cas系統(tǒng)。這早于Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier提交她們自己的專利申請(qǐng)的時(shí)間，甚至也早于她們?cè)赟cience上發(fā)布自己的研究成果的時(shí)間。而且根據(jù)張鋒表示，Jennifer Doudna在她早期專利申請(qǐng)中的預(yù)測(cè)CRISPR將會(huì)對(duì)人類細(xì)胞有用只是一種泛泛的猜想，相反地，他是第一個(gè)證明CRISPR驚人作用的人。
當(dāng)然，CRISPR/Cas9雖然很優(yōu)秀，但并不完美，張鋒又進(jìn)行了開創(chuàng)性探索，就在幾天前，他的新的研究論文又發(fā)表在Cell上，發(fā)現(xiàn)了一種新的更為高效的，完美的基因編輯系統(tǒng)CRISPR/Cpf1，這一系列開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，是否有助于他將來獲得諾貝爾獎(jiǎng)呢?
雖然，不少人對(duì)此有質(zhì)疑，畢竟第一次提出基因編輯的想法的并不是他，而此前的ZFN，TALEN等基因編輯技術(shù)也與他無關(guān)。那么，張鋒的發(fā)現(xiàn)是創(chuàng)造性的，還是錦上添花型的，支持后者，一般認(rèn)為張鋒的主要工作在系統(tǒng)優(yōu)化和應(yīng)用層面有重要貢獻(xiàn)。然而，不管熟是熟非，自有后人評(píng)說。
當(dāng)然，不管張鋒最終會(huì)不會(huì)得諾貝爾獎(jiǎng)，但是基因編輯CRISPR/Cas9這項(xiàng)技術(shù)遲早都會(huì)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的，雖然，這項(xiàng)技術(shù)十分“年輕”。
（部分來源：知社學(xué)術(shù)圈）
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