獨家 | 事關下個諾貝爾獎：美國科學界激辯基因修飾技術英雄榜

編者按：

絕大部分科學家並非像宣傳文章里說的不計名利，更不是有些人假扮的清心寡欲、高風亮節，而是很在乎功勞的歸宿。

競爭是事實存在的，無須標榜「不爭」以欺世盜名。只是，在中國這樣的名利之爭一般儘可能不公開，但這兩天美國生物學界的激烈爭論甚囂塵上，部分爭論公開了……就這次爭議，《知識分子》獨家採訪了關鍵當事科學家。

從這樣的事例中可以看到，國際科學界爭論是文明爭論，擺事實講道理公開進行，不是搗漿糊，不是背後一堆告狀信，更不是……我們需要清醒地認識到，何為競爭，如何競爭，怎樣建立公平競爭的制度和環境？

文 | 陳曉雪 王承志 葉水送

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1月14日，國際三大學術期刊之一Cell雜誌在線發表了麻省理工學院教授、Broad研究所所長Eric Lander一篇關於基因編輯技術CRISPR發現歷史的綜述，並介紹了這一技術發展重要節點上的科學家。

三天之後，加州大學伯克利分校的分子生物學家Jennifer Doudna公開駁斥這篇文章。美國科學界關於CRISPR的紛爭的討論再次升溫。

Eric Lander在Cell雜誌上寫了一篇關於CRISPR方面的綜述，CRISPR技術的開拓者之一Doudna對此表示抗議，稱介紹自己的「成就」存在「事實錯誤」。

在美國國家生物技術信息中心（NCBI）的網站，她在這篇文章下面評論道，雖然Cell的編輯聲稱作者（Eric Lander）直接參与向相關的個人作了大量的事實核對，但是這篇文章對她實驗室的研究以及與其他科學家互動的描述，「在事實上是錯誤的」，「作者沒有核實（這些事實），而且文章在發表之前我並未同意」。

《麻省理工科技評論》高級編輯Antonio Regalado博士在Twitter公布了這段留言的真實性，他表示，通過郵件詢問Doudna博士，PubMed的這段文字是否是她本人所寫？Doudna回答，「是的，PubMed上的評論是我用自己的賬戶發的。請注意，我當時也試圖在Cell網站發表相同的意見，但它沒有被Cell的編輯接受。」

誰是CRISPR英雄？

2013年初，CRISPR技術被證實可以在活體真核生物中做到精確而有效的基因組編輯。此後，CRISPR技術給科學家帶來了暴風驟雨般的改變，無論是在生物醫學領域還是農業領域，成千上萬個實驗室開始使用並應用這一技術。

「我還不曾見過有分子生物學家還沒有聽說過CRISPR」，Eric Lander在文章開頭寫的CRISPR技術發展歷程中的這一重要工作，雖然並未提及其在Broad研究所的同事、華裔科學家張鋒是最主要的貢獻者，但是在學界這並非什麼秘密。

CRISPR技術的重要性，已是人盡皆知。實際上在此前的2012年，科學家們報道CRISPR-Cas9系統可以作為簡單、靈活的基因組編輯工具，其中涉及的三位最重要的科學家正是Eric Lander這篇文章引起爭議的主角。

到底誰是CRISPR的英雄？Eric Lander在這篇標題為「The Heroes of CRISPR」的文章試圖給出答案。

在文章中，他刻畫了一個CRISPR英雄譜，描述了一個由十幾位科學家組成的、令人心潮澎湃的樂團，他們發現CRISPR系統，揭示出它的分子機制，並將其改造成強大的生物學研究和生物醫學研究的工具。

Lander在文章中回顧道，CRISPR的故事始於西班牙阿利坎特省的白色海岸。1993年，西班牙科學家Francisco Mojica首先在嗜鹽古細菌（Haloferax mediterranei）的基因組中發現了大約30個鹼基對（bp）長度的迴文重複序列，這些序列由36bp的間隔序列隔開。

經過生物信息學序列比對方法， Mojica發現，CRISPR序列中三分之二的間隔序列為病毒或外源質粒的序列，他意識到CRISPR系統與細菌的獲得性免疫有關。

與此同時，法國科學家Gilles Vergnaud和俄國科學家Alexander Bolotin在2005年分別獨立得到與Francisco Mojica類似的結論，即CRISPR與細菌的獲得性免疫有關。

此後，Cas7和Cas9蛋白在CRISPR系統中的作用逐漸被揭示，科學家們發現CRISPR系統的底物是DNA，他們也證實核酸酶Cas9可以在crRNA的指導下對特定序列的DNA進行切割。

一個關鍵的里程碑

CRISPR系統被證實作為準確、高效的基因編輯工具，是科學家們發現CRISPR-Cas9系統的充分必要組分，包括Cas9核酸酶，crRNA以及tracrRNA。

Eric Lander認為，國際上有兩個研究團隊對這一里程碑式的發現做出了貢獻。其一是立陶宛科學家Virginijus Siksnys和他的合作者。

Eric Lander在介紹Siksnys與合作者2011年、2012年的工作時評價道，「於是這個領域達到了一個關鍵的里程碑：CRISPR-Cas9干擾系統的充分必要組分，包括Cas9核酸酶，crRNA，以及tracrRNA現在已經知道了。這個系統被優雅的生物信息學、遺傳學和分子生物學所解析。現在是在試管中進行精確的生物化學實驗來確認以及擴展這個系統的時候了」。

另一個被Eric Lander提到的是Jennifer Doudna和法國生物學家Emmanuelle Charpentier（現在就職於德國柏林馬克斯普朗克研究所和默奧大學）的團隊。

「Charpentier和奧地利的同事從生化特性的角度對CRISPR開始了研究。在2011年5月，于波多黎哥召開的美國微生物學會的會議中，她做了關於tracrRNA的報告，並遇見了加利福尼亞大學伯克利分校的全球知名的結構學家和RNA學家——Jennifer Doudna。Doudna成長於夏威夷，並在哈佛攻讀其博士學位，在此期間和Jack Szostak一起工作，研究設計一種將RNA自我剪切型內含子轉化成具有複製RNA模版能力的核糖酶。之後她在科羅拉多大學做博士後，和Tom Cech一起工作，研究核糖酶的晶體結構。實驗室成立之後（1994年在耶魯大學工作，2002年之後在伯克利工作），她主要探索各種現象下RNA-蛋白複合物的特性，例如內源的核糖酶進入位點和microRNA的形成過程。她利用晶體學和低溫電子顯微鏡來探索Type I CRISPR系統中串聯複合物各組分的結構，而這些複雜的系統一般都被應用於微生物中，例如大腸桿菌。」

Eric Lander寫道，「兩位科學家決定強強聯手。他們利用重組的Cas9(來源於大腸桿菌中表達的S. pyogenes Cas9)，以及體外表達的crRNA和tracrRAN。和Siksnys一樣，他們也發現Cas9 能夠在體外剪切純化後的DNA，crRNA可以自由編輯，兩個核酸酶功能域分別剪切兩條鏈，以及crRNA和tracrRNA對Cas9而言都是必不可少的。此外，他們還發現當兩個RNA融合在一個sgRNA上的時候，在體外同樣也奏效。倘若這些sgRNA在體內也被證實能夠有效的發揮作用的時候，sgRNA的概念將會被廣泛的應用於基因組編輯中。」

值得注意的是，Eric Lander還詳細介紹了兩個團隊投稿的過程。「Siksnys在2012年4月6日向Cell投遞了他的文章。六天後，被雜誌社直接拒絕。（事後，Cell的編輯表示這篇文章確實很重要。）Siksnys壓縮了文稿，於5月21日投遞到PNAS，並於同年9月4日才在線發表。而Charpentier和Doudna的文章相較而言進行地比較順利，在Siksnys投稿兩個月之後的6月8日，她們將文章投遞到Science，並很快地通過審稿，於6月28日在線發表」。

「這兩個團隊均清晰地認識到生物技術的潛能，Siksnys表示這些發現將為通用的、可編輯的、RNA指導的人工核酸內切酶技術作鋪墊，同時，Charpentier和Doudna也表示它在RNA指導的基因組編輯中具有很大的潛力。」 Eric Lander總結說。

一石激起千層浪

Eric Lander的文章引起Doudna的強烈不滿。她認為，作者對她實驗室的研究以及與其他科學家的互動描述「在事實上是錯誤的」。

可是，具體到哪些事實是錯誤的，Doudna在PubMed上的評論並沒有說明。在給《知識分子》的郵件回復中，Doudna說，「我和我的同事將在未來合適的時候進行回應。」

眾所周知的是，Eric Lander所在的麻省理工學院Broad研究所和Jennifer Doudna所在的加州大學伯克利分校，正在為爭奪CRISPR技術相關專利打得不可開交，CRISPR技術也被視為諾貝爾獎的熱門領域。Eric Lander的文章發表之後，除了遭到Doudna的反駁指責之外，還遭受多位科學家的口誅筆伐。

一位不具署名的研究者在匿名同行評議網站PubPeer上表示，「對這篇文章中Eric Lander未能闡明其與CRISPR技術的利益衝突，我感到非常震驚和失望。他所領導的Broad研究所以及他曾發表的論文，在CRISPR技術專利上仍存在法律訴訟問題。Lander和Cell雜誌的編輯需要闡明他們在本文中觀點可能並不能讓人們公正評價（CRISPR技術），此外缺乏利益衝突聲明這一信息也是不合適的。事實上，如果是這樣，這篇文章就根本不能發表。」

不過根據Eric Lander回復給《科學家》的聲明，他已披露了「實際和可能產生的利益相關」，包括他所在的機構擁有CRISPR專利和專利申請。他還表示，他在12月中旬給Doudna發過郵件，請她對文章中的事實進行核實。

Cell雜誌也回應道，作者已經聲明並沒有個人的財政利益相關，並聲明他所在的機構Broad研究所、麻省理工學院和哈佛大學擁有與CRISPR相關的專利和專利申請。

同時，Cell在聲明中指出，文章的平衡性、公平和準確是編輯和作者考慮的首要因素，同行審稿人會特別要求對（文章的）平衡和公平給出意見，他們提供的任何意見都會在修訂版中體現。同時，作者直接向相關的科學家作了大量的事實核對。

在接受《科學家》採訪時，Doudna表示，Lander確實在（2015年）12月18日聯繫過她，但他只分享文章節選的一部分。「他拒絕和我分享關於描述我實驗室研究的更多內容，」Doudna在郵件中說。「我從來沒有看到過完整的文章，直到出版，我有電子郵件來往可以證明。Lander博士應該給出提供意見的其他科學家名單。」

而Lander則認為，「她確認了她的個人背景信息，但是她說她不希望以任何形式對CRISPR技術發展的歷史發表意見。在寫這篇文章的過程中，我收到世界各地十餘位科學家關於CRISPR發展的意見。不幸的是，Doudna博士是唯一一個拒絕的。然而，我充分尊重她不分享觀點的決定。我也明白，會出現不同的觀點。」

事實上，CRISPR「英雄榜」上的另一位科學家，曾與張鋒在CRISPR研究上有過合作的哈佛大學遺傳學家George Church, 對Lander這篇文章同樣頗有微詞。「（2015年）12月14日，Eric問了我一些非常具體的問題，我要求核實事實（我一般都會這麼做）」，Church在給《科學家》的回復中寫道，「他在1月13日發給了我預印版（Cell登出這篇文章幾個小時前）。我馬上發給他一個事實錯誤的清單，但沒有一個改正。」

Church告訴《科學家》，「和Jennifer Doudna相比，我需要核實的信息是非常有限的。我在1月14日一大早就給Eric發了修改意見，但是這些在網上的文章中沒有體現。（我於12月提供的）基本的事實核實本來可以早一些，文章也不會那麼誇張。即使是現在，這些都不是很難解決，而且會帶來很大的區別。」

Church爭論的事實是，Lander寫道，當Church的團隊「著手在哺乳動物細胞中測試crRNA與tracrRNA融合」時，他意識到了 「張鋒的工作」。此外，Church指出，「Prashant Mali和楊璐涵做了測試」，而不是他。

總的來說，Church說，「Eric的Cell文章有條理有步驟地遺漏了很多年輕研究者的重要作用。」

美著名科學作家Carl Zimmer第一時間聲援Doudna，轉發並關注這一事件。

美國著名科學作家Carl Zimmer也在第一時間關注了這一事件，並在Twitter上轉發相關信息，為Doudna打抱不平。美國加州大學戴維斯分校（UCDAVIS）生物學家Paul Knoepfler甚至在Twitter上發起了一個名為「Lander教授是否給予Doudna教授公正的評價」的在線調查，在74人參加調查的數據統計顯示，其中約有53%的人認為，Lander的這篇綜述文章有失公正。不過，Zimmer並沒有透露更多參與者的身份。

生物學家Paul Knoepfler在Twitter上做的一個在線調查，53%的人，認為Lander的這篇綜述未能如實評價Doudna的貢獻。

加州大學伯克利分校生物學家Michael Eisen在Twitter上寫道，「最糟糕的（事實）扭曲是，Lander所有的CRISPR英雄都是研究負責人（PI），學生和博士後過去都幹嗎了？」

除了Lander成為眾矢之的，在PubPeer網站上，很多匿名人士也將矛頭指向了Cell雜誌。一名不具姓名的人士表示，「實際上，我對此並不感到驚訝，Cell與哈佛和麻省理工學院的科研群體走得很近，Cell雜誌就像是麻省理工學院的宣傳期刊一樣」。也有人說，「很難相信，這篇文章竟然出現在Cell雜誌Scientific Perspective欄目上，我很想看評審專家的意見，以及他們如何讓這篇不切實際的文章得以通過。」

就在本文發稿前3小時，北京時間1月20日上午6點，Charpentier在PubMed留言，「很遺憾，關於我和合作者的貢獻的描述是不完整和不準確的。作者也沒有問我要核實有關我或我實驗室的語句。在作者提交該文之前，我沒有看到關於它的任何一部分。而且，該雜誌也沒有將我納入評審流程。」

《知識分子》將持續跟進這一爭議的最新進展。

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附：Eric Lander總結的CRISPR英雄譜

[ 1993年 ] 西班牙科學家Francisco Mojica於1993年首先在嗜鹽古細菌Haloferax mediterranei的基因組中發現了大約30個鹼基對（bp）長度的迴文重複序列，這些序列由36bp的間隔序列隔開。後來Francisco Mojica使用生物信息學方法在2000年左右在20種不同的微生物基因組內發現了類似的序列，但這些序列的作用當時並不知曉。

[ 2005年 ] Francisco Mojica經過生物信息學序列比對方法，發現CRISPR序列中三分之二的間隔序列為病毒或外源質粒的序列。他意識到CRISPR系統與細菌的獲得性免疫有關。該結果於2005年發表於Journal of Molecular Evolution雜誌上。

[ 2005年 ] 與此同時，法國科學家Gilles Vergnaud和俄國科學家Alexander Bolotin分別獨立得到與Francisco Mojica類似的結論，即CRISPR與細菌的獲得性免疫有關。二人的論文都於2005年發表於Microbiology雜誌。

[ 2007年 ] 法國科學家Philippe Horvath和他的同事Rodolphe Barrangou以及Sylvain Moineau在研究生產酸奶的乳酸桿菌對噬菌體的抗性時，發現了Cas7和 Cas9蛋白在CRISPR中的作用：Cas7產生間隔和重複序列，Cas9則是核酸酶。

[ 2008年8月 ] 荷蘭科學家John van der Oost通過生物化學方法鑒定了一系列Cas蛋白，並發現這些蛋白需要切割一段長為61鹼基的前體RNA（crRNA）才能工作。他們證明了crRNA的作用，並通過人為設計相應的crRNA序列使菌株獲得了抵抗噬菌體的特性。這是人類首次編輯CRISPR系統。

[ 2008年12月 ] 阿根廷科學家Luciano Marraffini和他的導師Erik Sontheimer（美國西北大學）證實了CRISPR系統的底物是DNA，並且意識到該系統可能可用於DNA編輯 。

[ 2010年12月 ] Sylvain Moineau證實了核酸酶Cas9可以在crRNA的指導下對特定序列的DNA進行切割 。

[ 2011年3月 ] 法國科學家Emmanuelle Charpentier 和德國科學家J?rg Vogel在研究微生物小RNA時意外發現一種含量極高的RNA（tracrRNA）正巧從CRIPSR位點旁邊轉錄，並且序列可以與前體crRNA配對。他們發現tracrRNA對於crRNA的加工成熟是必須的 。

[ 2011年7月 ] 立陶宛科學家Virginijus Siksnys在大腸桿菌中重組了嗜熱鏈球菌的CRISPR系統，證實了該系統至少需要Cas9核酸酶，crRNA和 tracrRNA三個組分。

[ 2011年 ] 2011年3月的一次微生物學會議上，Charpentier 遇到了加州大學伯克利分校教授Jennifer Doudna。二人討論後決定合作，她們在體外重組了CRISPR系統，得到了與Virginijus Siksnys類似的結果。她們還發現crRNA 和 tracrRNA可以融合為一條RNA，稱為單鏈引導RNA（sgRNA）。

[ 2012年 ] Virginijus Siksnys於2012年4月6日將手稿投遞給Cell雜誌，6天後該雜誌通知其拒稿。Virginijus Siksnys與當年5月21日將該稿投給PNAS雜誌並於9月4日在線發表。Emmanuelle Charpentier 和 Jennifer Doudna於2012年6月8日將論文投與Science雜誌，並於6月28日發表。

[ 2012年 ] 華裔科學家張鋒（Feng Zhang）首次使用CRISPR系統實現了對哺乳動物細胞的DNA編輯。

更多鏈接：

PubPeer - The Heroes of CRISPR

The Heroes of CRISPR

A Whig History of CRISPR

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