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深入科普：基因界的暗黑技术
文章来源：生物探索
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发布时间：2017-06-07 13:12
导读：2012年crispr/cas9机理被揭示，2013年crispr/cas9系统可以对人体基因进行编辑，2014年数百篇论文充斥科研界，2015年的 “定制胚胎”，短短三年多时间，crispr/cas9以其廉价、快速、简易的特点在生物医学研究中引起一场变革。
crispr/cas9作为在大多数细菌和古细菌中发现的一种天然免疫系统，可用来对抗入侵的病毒及外源dna。它从问世之初就一直备受瞩目。2012年crispr/cas9机理被揭示，2013年crispr/cas9系统可以对人体基因进行编辑，2014年数百篇论文充斥科研界，2015年的 “定制胚胎”，短短三年多时间，crispr/cas9以其廉价、快速、简易的特点在生物医学研究中引起一场变革。
crispr/cas9机理
crispr指的是规律成簇的间隔短回文重复（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）。当外源dna侵入宿主细胞，被crispr位点识别。再次感染引发互补的成熟crispr rna（crrna）找到匹配的序列，为crispr相关（cas）核酸酶在特定dna序列切割双链提供了特异性。
cas9是由crrna和tracrrna（反式激活crrna）引导、切割特定dna序列的核酸酶。引导rna（grna）可设计成包含发夹结构，以模拟tracrrna-crrna复合物。结合特异性是根据grna和三核苷酸ngg序列（protospacer adjacent motif，pam）。对于位点特异的编辑，crispr/cas9系统至少需要cas9核酸酶和grna。
提及crispr/cas9，不得不重挥笔墨说一说这些人：
crispr/cas9揭秘人
加州大学伯克利分校生物化学与分子生物学教授jennifer doudna 博士和德州亥姆霍兹传染研究中心的emmanuelle charpentier合作与2012年在《science》发表揭示细菌对抗病毒免疫防御过程运用crispr/cas9基因编辑机理的学术论文，让crispr/cas9从此成为科研界新宠。
这两位女科学家于2014年年底凭借这一伟大发现荣获2015年生命科学突破奖。这一被业内人士成为“豪华版诺贝尔奖”的设立是为了奖励具有非凡应用前景的突破性研究。同时，crispr/cas9被誉为本世纪目前为止生物技术领域的最大突破。
2013年11月，emmanuelle charpentier作为创始人之一，创办了crispr therapeutics公司。同一时间，jennifer doudna 博士与张锋共同成立editas medicine公司。但是戏剧的是，自张锋专利申请成功之后doudna就与公司断绝关联，并同时将知识产权授予一家2015年年初才成立的创业公司intellia therapeutics。
那么这场专利争夺战中，拔取头筹的张锋又是何许人也？且耐心往下看：
张锋：crispr/cas9专利发明人
张锋，麻省理工学院脑与认知科学助理教授、mcgovern 脑研究所和broad研究所核心成员。2013年，这位80后的年轻华人科学家开发出了可用来编辑dna、敲除指定基因的crispr/cas9系统，一时间引起轰动。之后两年，张锋博士一直致力于该系统的临床研究，发表优秀论文十多余篇。
2014年4月，麻省理工学院和哈佛大学联手创办的broad研究所成功申请了crispr/cas9技术的专利。张峰博士则是该专利的发明者。这一举措也正是拉开了关于crispr/cas9的专利争夺帷幕。
张锋依靠4300万美元的风险投资与人联合创办了editas medicine。editas medicine创办衷指是将最好的基因剪切技术——crispr 技术从实验室走向市场，并应用于医疗。
值得一提的是，张锋在接受采访时曾说：“像光遗传学和crispr一类的工具，是如此基础性的工具。如果你让它们成为专有物，你将会阻碍科学的进步。”
围绕crispr/cas9的纷争
crispr/cas9之所以如此火热，是因为该系统可以作为编辑人体细胞基因组，用于治疗遗传性疾病。它在企业中尚有专利许可之限，但是在实验室却受到热烈追捧。
许多研究团队利用crispr来删除、添加、激活或抑制人体、老鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、酵母、线虫、猴子和农作物细胞中的目标基因，该技术在遗传学领域得到广泛应用。
crispr势不可挡的热浪当然也席卷到了中国，中科院、清华大学等众多研究机构开始利用该技术开展科学研究。2014年国家自然科学基金申请项目中共批准了31项crispr相关的项目，总金额达1300万元。
crispr/cas9技术在精确编辑基因上的独特优势让其快速发展，但是也迎来了一系列伦理、生态安全等思考，且近乎灾难性的生物滥用也带来了恐惧感和不确定感。4月18日，来自中国中山大学生命科学学院的“80后副教授”黄军就在《protein & cell》杂志上首次发表了编辑人类胚胎相关的论文。据nature新闻描述，这属世界首例，也证实了先前关于有人已经在开展人类胚胎基因编辑研究的传闻。一时间，在科研界引发一场社会舆论。《nature》和《science》期刊相继发表评论性文章，呼吁科学家们放缓对crispr/cas9的试验，学术界应该规范多项防范策略。
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