他研究出修剪基因的「剪刀」 可治療艾滋病、白內障、老年痴呆    錢江晚報

本報記者 章咪佳

　　學霸的世界如此多嬌。

　　畢業於威廉姆斯音樂學院、從祖父母到父母、哥哥、弟弟、女友都是世界各大名校學霸的王力宏先生，在11月9日更新了這樣一條微博：

　　（原文）「麻省理工學院的教授，張鋒，是一套能定製DNA名為CRISPR系統的發明人。以後全世界一定知道CRISPR是什麼。太多的可能性了！今年他才34歲……這就是創作人！」

　　學霸就是學霸，王力宏提到的這位學者和這個生物專業名詞，正是這兩年生物界的大牛和熱門話題，有不少專家表示：相關的研究，具備獲得諾獎的潛力。

　　這位張鋒先生是什麼人？這項技術對人類有什麼意義？錢報記者給張博士發了郵件，同時請教了同濟大學生命與技術學院首席科學家薛雷教授，給大家用大白話來解釋這項科學研究。

　　CRISPR是什麼

　　王力宏提到的CRISPR，是一個簡稱，直譯成中文是「成簇的規律間隔短迴文重複序列」。

　　錢報記者去請教薛雷教授，他一科普就很明白了——

　　事情要從細菌講起。CRISPRCas系統，是多數細菌用來保護自己的防禦機制。通過這一套系統，細菌可以識別並降解來自病毒的DNA，從而阻止病毒的感染和複製。幾千年來，細菌沒有消炎藥吃，都是這麼保護自己的。

　　3年前，人類才搞清楚這個機制。2012年，兩位女科學家杜布拉和卡彭蒂耶在《科學》雜誌上發表論文指出：細菌用來對抗病毒的系統，叫做CRISPR-Cas9系統，可以作為簡單、靈活的基因組編輯工具。

　　啥是基因編輯工具呢？

　　「相當於一把修剪基因的剪刀。」薛雷說，在基因編輯工具應用之前，研究基因的「剪刀」，基本是盲剪，但是CRISPR-Cas9系統可以準確地識別特定區域的問題基因，並且進行修復的工具。

　　2014年3月，首個人類基因活動的全圖譜問世，這組基因圖譜從全局的角度揭示了人體內不同細胞中，調控2萬多個基因表達的複雜網路。

　　但是這2萬多個基因的身份、功能、彼此之間的關係，還搞不清。這就需要生物科學家通過敲除（去掉）某一個基因的方法，來看看生物體會發生什麼變化，從而判斷它們各自的職能和聯動的方式。

　　有這把基因編輯「剪刀」之前，做基因敲除，在技術上非常難操作，在經濟和時間、精力的花費都非常大。敲除小動物的一個基因，需要高技術操作半年，價格在10萬元人民幣。

　　從上世紀80年代基因敲除技術出來後，一直到現在，全世界科學家只完成了500個基因的研究。所以曾經有許多技術公司，專門幫助世界各大生物實驗室作基因敲除工作。

　　CRISPR-Cas9技術面世後，這些公司都倒閉啦——這把基因編輯「剪刀」非常厲害，只要半個小時，就能完成一個目標基因的敲除，還非常廉價。假如一個實驗室專門做基因功能的研究，半年就能夠搞清楚所有的基因。

　　「雙重希望」拿諾獎

　　事實上，王力宏先生在微博里寫的張鋒教授，是美國的一名華裔科學家。他是哈佛大學化學及物理學士，斯坦福大學化學及生物工程博士，目前是麻省理工學院生物學助理教授，主要研究的是神經功能和疾病。

　　他正是把這把「剪刀」真正研製出來的人，並且能夠使它用於任何生物的基因編輯。

　　「當一盤鳳爪放到桌上，小女孩用筷子興奮地敲了敲面前的碗。在波士頓唐人街這個吵鬧的飯店裡，沒有人會多看一眼小妹妹邊上，那個穿著POLO衫、牛仔褲，正和自己的女兒、妻子和母親一起吃點心的男人。沒有人會猜得出這個叫張鋒的34歲男人，在生物科學界被認為『同輩中最具有潛力的的生物學家之一』。」

　　11月6日，STAT網站（美國一個報道前沿健康、醫藥領域研究的媒體平台）上一篇專訪張鋒的文章，資深科學作者SHARONBEGLEY女士這麼描述張鋒的一個生活場景，對於張鋒在將來獲得諾獎的希望，她用了「雙重希望」這樣的表述。

　　2013年1月，32歲的張鋒首次利用了這種系統進行人類細胞基因編輯，並在《科學》雜誌發文，成為至今為止該領域引用最多的論文。改造後的技術，可以快速對人類細胞的整個基因組進行功能篩選，幫助人們鑒定、修復涉及特定疾病的基因。

　　這個系統可以迅速地定位問題基因，並且進行敲除基因。然後科學家可以再次利用這把「剪刀」，對被敲除的基因進行修復，最終用於治療疾病。

　　目前，在實驗室里，這把「剪刀」已經能夠通過剪輯，幫助人類細胞抵抗艾滋病病毒；治癒肌肉發育不良、白內障、遺傳肝病的小鼠。

　　在2014年12月的一期《自然》雜誌上，張鋒團隊發表了一項新研究，他們鑒定了讓黑色素瘤細胞抵抗癌症藥物的幾個基因。這項研究夠幫助醫生了解哪些黑色素瘤患者患者更容易複發，是針對性藥物開發的準確導向。

　　「一刀剪去」豬基因病毒

　　張鋒的這項技術，已經有了不少應用。

　　在最近的一期《科學》雜誌上，哈佛大學喬治·徹奇的研究小組取得令人欣喜的進展：團隊利用CRISPRCas9基因編輯技術，在器官移植領域，完成了一項令人興奮的研究。

　　與人類基因99.99%相似（差別只有萬分之一）的豬器官，是比較理想的替代資源。但是異種器官移植需要解決各種安全問題。比如，豬基因組中攜帶的豬內源性逆轉錄病毒就是其中一個潛在威脅。這些病毒能夠將自己的基因整合在豬基因組各處，可能進而感染人類細胞。想要利用豬器官，科學家們就必須解決這一問題。

　　徹奇研究小組取得令人欣喜的進展：他們利用CRISPRCas9基因編輯技術，成功地在豬基因組中使這些病毒基因失效。

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