基因编辑两位科学家获得2020年诺贝尔化学奖

2020-10-09 编者:小麦 480

2020年诺贝尔化学奖7日授予两名女科学家,以表彰她们在方法研究领域作出的贡献。这里的基因组编辑方法,指的正是当下热门的CRISPR/Cas9基因编辑技术。


10月7日,在瑞典斯德哥尔摩,瑞典皇家科学院诺奖宣布现场电子屏幕上显示了两位获奖的女科学家。

脱氧核糖核酸(DNA)是重要遗传物质,呈螺旋互绕的双链结构。在DNA链条上含有遗传信息、具有某种功能的DNA片段就是基因。基因编辑技术可以断开DNA链条,对其改动,然后重新连接,就像人们写作时编辑文字那样。由于对DNA链条有剪断操作,因此这种技术被形象地称为“基因剪刀”。

基因编辑技术早在20世纪90年代就已出现,曾经非常耗时,甚至难以完成。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,可在几周时间内改变生命的密码——DNA。CRISPR全名为“成簇的、规律间隔的短回文重复序列”,是细菌防御病毒侵入的一种机制。2012年法国科学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷(Emmanuelle Charpentier)和美国科学家珍妮弗·道德纳(Jennifer A . Doudna)发表研究指出,她们开发出CRISPR/Cas9基因编辑技术。这项技术随后成为生物医学史上第一种可高效、精确、程序化修改人类基因组等细胞基因组的工具。这种技术以核糖核酸(RNA)做向导,把Cas9酶带到相应位置,然后用这种酶切割病毒DNA。

相比此前的技术,CRISPR/Cas9技术具有成本低、易上手、效率高等优势,使得对基因的修剪改造“普通化”,因此风靡整个生物学界。科学界普遍认为,这是21世纪以来生物技术方面最重要的突破。这一技术曾经三度入围美国《科学》杂志年度十大突破,并且在2015年被这一杂志评为年度头号突破。

10月7日,在瑞典斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院,人们听取专家对今年诺贝尔化学奖得主成就的解读。

就像在科学领域时常发生的“偶然”那样,“基因剪刀”的发现过程也出乎意料。沙尔庞捷在研究化脓性链球菌时,发现一种未知分子——tracrRNA。她的研究显示,tracrRNA是细菌的古老免疫系统“CRISPR/Cas”的一部分,能够以切割病毒的DNA来使病毒“缴械”,从而消除其危害。

沙尔庞捷2011年发表上述研究成果。同年,她与道德纳开始合作研究。她们在一次具有划时代意义的实验中改造“基因剪刀”。在天然形式下,这种“剪刀”能够识别出病毒中的DNA。但是沙尔庞捷和道德纳发现能对“剪刀”施加控制,这样一来就能在任何预先设定的位置切割任何DNA分子。一旦DNA被切割,那么重写生命的密码变得简单。

此后,“基因剪刀”技术的利用次数呈爆炸式增长。在基础科研领域,随着这一技术的应用,涌现出很多重大成果。例如植物研究者开发出能够耐霉菌、害虫和干旱的作物;在医学领域,与这种技术相关的癌症新疗法临床试验正在开展,治愈遗传性疾病有望成为现实。


总的来说,“基因剪刀”技术开启了生命科学研究的新时代,并从很多方面造福人类。诺贝尔化学奖评选委员会7日在新闻公报中说:“这个基因编辑工具拥有巨大能量,会影响我们每个人。它不仅在基础科学领域引发变革,还产生很多创新性成果并将带来具有独创性的新治疗方法。”(完)(新华社专特稿)


来源:新华社