知社学术圈斯德哥尔摩快讯,北京时间10月7日下午5点45分,瑞典皇家科学院宣布将年诺贝尔化学奖授予法国生物化学家EmmanuelleCharpentier和美国生物化学家JenniferDoudna,以表彰其在基因编辑方面做出的杰出贡献。
CRISPR技术自问世以来,就一直被诺奖候选的光环所围绕。为了CRISPR的专利归属权,Doudna和Charpentier曾与华裔科学家张锋对簿公堂。但本次张锋却与诺奖失之交臂,令人唏嘘。在这次诺奖的背后,到底又有哪些故事与八卦呢?请看知社为您 整理的深度好文。
詹妮弗·杜德纳
诺奖得主詹妮弗·杜德纳(JenniferDoudna)看起来并不像一位严肃谨慎的女科学家。相反,她金发碧眼、身材颀长,脸上总是带着着明媚动人的笑容。
Doudna从小就对科学感兴趣,她沉迷于热带雨林,对世界万物充满好奇。上高中时,她听了一位女科学家的讲座,介绍正常的细胞如何转变为癌症细胞,顿时觉得这太伟大了。也是从那一刻起,Doudna立志要成为像这位女科学家一样伟大的人。大学毕业后,Doudna就开始潜心钻研RNA模型,研究RNA对于细胞发挥的不同功能。
也许正是因为这种独特和与众不同,才让她能远离人群,从事孤独的科研事业。Doudna的丈夫JamieCate回忆:“她的成长环境培养了她坚强的性格,她可以应对很大的压力。”
发现CRISPR之旅
Doudna 次听到CRISPR这个词是年。在与加州大学贝克利分校的JillBanfield教授主动联系,Banfield说CRISPR与RNAi之间可能存在着某种共性,而Doudna的课题组当时主要的研究领域正是RNAi。
很长一段时间内,Doudna一直从事RNAi功能的研究,而现在看来CRISPR有着与RNAi相似的功能。对于Doudna来说,CRISPR这一研究课题的诱惑力实在是太大了。并且她认为当时的时点对于她来说也非常有利:虽然已经有人提出了关于CRISPR功能的理论,但并没有人能够完全验证并且解析完整的作用机制,而她作为 的分子生物学家做这方面的工作自然是得心应手。
年初,Doudna在美国微生物学会年会上遇见了EmmanuelleCharpentier。Charpentier从年初就一直对CRISPR很感兴趣,通过生物信息学分析他们预计编码该RNA的基因序列与CRISPR位点临近,并推测其可能影响CRISPR的功能。然而该系统的作用机制她却并不清楚,与Doudna合作会是她比较明智的选择。
Doudna和Charpentier
Doudna对这次合作感到非常兴奋,此前她并没有涉足过第二类CRISPR系统的研究,而这次的合作为她的工作提供了新的方向。詹妮弗大概怎么也不会想到,正是这一次相逢,改变了她的整个职业生涯。
经过不懈努力,年6月8日,Doudna和Charpentier向科学杂志提交了论文,仅在二十天之后该文章就被接收。Doudna和Charpentier的文章为CRISPR作为基因编辑工具的应用奠定了基础,但该文章仅验证了该系统剪切游离GFPDNA的能力,而CRISPR系统能否在细胞内剪切DNA,成了另一个急需验证的问题。他们一刻也不敢耽误,马上又着手展开实验。
然而早在Doudna和Charpentier的文章发表之前,很多人就已经预计到CRISPR的巨大潜力,这其中就包括张锋和GerogeChurch。出人意料的是,虽然Doudna在年5月25日就提交了保护CRISPR技术的专利申请,但七个月后提交专利申请的张锋却先拿到了专利授权。
年1月,Doudna所在的加州大学要求对张锋所在的布罗德研究所的最早专利以及另外11项专利进行专利干涉,从而引发了 的CRISPR专利大战。但最终这场专利之争以布罗德研究所的张锋团队胜出告终。但是纵使如此,Doudna和Charpentier对CRISPR开创性的工作还是得到了人们的认可,各类荣誉纷至沓来。
Doudna和Charpentier因CRISPR技术上的贡献荣获世界杰出女科学家成就奖
捍卫伦理的科学家
正当CRISPR技术令学界和商界激动不已时,关于该技术的社会伦理问题也引起了广泛争议。在负责任地应用基因编辑技术的问题上,Doudna始终有自己的坚持。
“今天科学是无国界的。很显然不同国家对于基因编辑技术的应用所引起的伦理问题也持有不同的态度。但我总是希望我们科学家能够以负责任的态度来推进科学的发展。”
关于基因编辑技术在胚胎上的应用,Doudna认为这离化学有点远,但她同时也表示,对那些担忧人类进化的传言置若罔闻也是不负责任的。“我不希望看到科学家把技术用过头(比如制造转基因婴儿等),以至于引起公众的抗议,这也是我一直不断地投身于伦理辩论的原因,我希望公众参与进来,而不是觉得自己是置身科学技术之外的。”
获得了巨大荣誉后,Doudna再也没有时间去打理自家的花园,这曾是她 的爱好。CRISPR研究中的关键合作伙伴Charpentier,也将实验室搬到了德国,不再与Doudna合作。
不过,对于这种变化,Doudna还是能够坦然应对。她表示,自己和Charpentier依然保持着朋友关系。而如何学会“在荣誉下生活”,Doudna这样回答:“这也是不断学习的过程,我非常辛苦也非常努力地向人们解释我们所从事的科学,同时也学着了解别人的想法,看到不同文化思想的碰撞。同时,女性科学家相比于男性也有独特的优势,比如女性更加注重与人的沟通。”
埃马纽埃尔·卡彭蒂耶
诺奖得主埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(EmmanuelleCharpentier),从独行学霸步步蜕变为CRISPR女皇,这位法国丽人不动声色地完成了一场寂静革命。
精灵古怪,执着而刚强。她的面庞透着法国的浪漫,也流露着北欧的冷峻。她站在全球科学的聚光灯下,却不忘自己的学者本色;她被推上基因编辑专利之争的风口浪尖,却能够静守科研之心,再创佳绩。这是一场无声的变革,也是一次激烈的交锋。
作为基因编辑技术(CRISPR-Cas9)主要开创者之一,卡彭蒂耶一路如何走来,又怎样看待取得的成绩和未来的发展呢?让我们走进这位法国丽人。失败的故事千篇一律,成功的经历各有不同。她20年间辗转5个国家、9个研究所,坚守梦想潜心工作。对比我们自己的韩春雨,您会发现有什么样的相似,什么样的不同呢?
除了电脑,埃马纽埃尔·卡彭蒂耶的办公室内并没有什么摆设。她的相框依然躺在角落的盒子里,没有拆封。旁边的房间里堆满了纸箱子,装的都是书籍和论文。然而在走廊的另一端却是不同的景象,她正在实验室中忙得热火朝天。
六个月前,卡彭蒂耶几乎放下了手中的一切,搬到柏林,专攻自己的科研事业。她倚在仍然泛新的座椅上说:“我们下定了决心,要以最快的速度推进我们的研究。”
医学梦想
卡彭蒂耶在巴黎附近的一个小镇长大,从很小开始,她就有了清晰的人生目标:做些什么来推动医学事业。有一次去修道院拜访身为传教士的姑姑,让她对未来有了这样的畅想:在一个可爱的环境里,独自做自己的事情。
无论做什么,父母都完全支持卡彭蒂耶的梦想。她曾学过钢琴和芭蕾,但最终还是投向了生命科学。从巴黎第六大学毕业后,卡彭蒂耶决定进入巴斯德研究所继续读博。在这里,她在基础研究方面的出色表现为她赢得了赞誉,同时她还加入了梦寐以求的抗生素抗性研究项目。博士期间,卡彭蒂耶对细菌DNA片段进行了分析,该DNA可在基因和细胞之间移动,并传递抗药性。
巴斯德研究所的时光对卡彭蒂耶非常重要。用她的话说,她所在的部门“年轻而有趣”。她常到巴黎圣母院旁边的圣日内维耶图书馆去自习,坐在古老的书桌上,映着那温暖的光影,独自享受静谧的科学时光。“我感到这才是属于我的环境。”卡彭蒂耶梦想着在研究所里拥有一间自己的实验室,她决定到海外接受一段博士后训练以积累更多经验。“我是个很典型的90年代法国学生,我觉得经过一些短暂的游学之后,我会回到家乡继续自己的工作与生活。”
两个博后
卡彭蒂耶往美国投了50来封简历,也收到了满满一兜子offer。最终她选择跟随洛克菲勒大学微生物学家ElaineTuomanen,进行肺炎链球菌相关研究。这种细菌是肺炎、脑膜炎、败血症的主要致病因素,与可移动遗传因子具有很特别的自由关联,可以在基因转移过程中保持高致病性。Tuomanen的实验室内拥有 的基因序列,便于研究那些遗传因子的着陆地点及其变化。
在这里,她展开了一连串艰难的实验,以确定那些致病菌如何追踪和影响遗传因子,并分析致病菌怎样获得了对万古霉素的抗性。前往纽约后,卡彭蒂耶一心专注于工作,惊异地发现自己并不那么想家。当Tuomanen把实验室迁往田纳西孟菲斯时,卡彭蒂耶想留下来,于是跟随纽约大学医学院皮肤细胞生物学家PamelaCowin,用小白鼠做实验,继续研究哺乳动物基因。
Cowin回忆起来,觉得卡彭蒂耶作为博士后完全不需要别人督促。“她积极主动,心思缜密,简直就是在主导项目。”同时,她也是个安静内向的人。很快,卡彭蒂耶发现对老鼠进行基因改造与操控细菌相比要困难很多。她在项目上花了两年时间,发表了一篇关于毛发生长机制的文章。对卡彭蒂耶来讲,这是一次就哺乳动物基因的坚实训练,同时也引起了她在基因工程上进一步探索的强烈渴望。
独立研究
两段博士后经历后,卡彭蒂耶明白,下一步是完全独立的时候了,她选择回到欧洲。美国的日子让她感受到自己不仅是一个法国人,更是一个欧洲人。年,她去了维也纳。在不太稳定的短期资助下,她的小实验室运行了七年。卡彭蒂耶回忆:“我不得不靠自己生存下去,不过我心里也一直牵挂着细菌每个生化路径的调节方式。”这是一段令人兴奋的科研时光,小分子RNA在基因调控中的重要性被揭示,卡彭蒂耶也在诸多不同项目中对各种细菌进行研究。期间,她发现了对化脓性链球菌的*性具有重要作用的RNA。
正是在维也纳的时候,卡彭蒂耶 次开始思考CRISPR。当时,这还是一个鲜有人触及的领域。只有那么少数几位微生物学家在