“重写生命密码”
年诺贝尔化学奖:
新型基因编辑技术CRISPR/Cas9基因剪刀
年10月7日，诺贝尔化学奖评选结果揭晓——诺贝尔委员会宣布，年诺贝尔化学奖被授予艾曼纽·卡彭特（EmmanuelleCharpentier）和詹妮弗·杜德纳（JenniferA.Doudna），以表彰她们对“基因编辑”方法研究中做出的突出贡献。
获奖者介绍
艾曼纽·卡彭特（EmmanuelleCharpentier）
詹妮弗·杜德纳（JenniferA.Doudna）
卡彭特于年出生于法国奥尔日河畔瑞维西，是德国柏林马克思·普朗克病原学研究室主任；杜德纳于年出生于美国华盛顿特区，是美国加州大学伯克利分校教授，霍华德·休斯医学研究所研究员。
获奖内容
诞生自细菌
CRISPR是“规律间隔成簇短回文重复序列”(ClusteredRegularlyInterspacedShortPalindromicRepeats)的缩写，它是一种微生物的“免疫系统”，细菌和古菌或原核生物利用它来防止噬菌体病毒的感染。CRISPR系统的核心是让原核生物能够精确识别与噬菌体或其他入侵者相匹配的基因序列，并利用特殊的酶对这些序列进行有针对的销毁。
这些酶是CRISPR相关蛋白(Cas)，包括一种被称为Cas9的酶。Charpentier在年报告了CRISPR系统的另一个关键成分，一种参与识别病毒序列的RNA分子。并与Doudna将CRISPR-Cas9系统应用于试管实验中，并表明该系统可以被编程来切断分离出来的DNA中的特定位点。
▲一种微生物体内的CRISPR系统的工作原理
▲CRISPR/Cas9基因剪刀示意图
通俗地说，CRISPR/Cas9基因剪刀就是，当外来的病毒（噬菌体）感染细菌时，细菌就利用身体里的一种酶（Cas9）来切断外来病毒（噬菌体）的基因。这样，外来的病毒（噬菌体）就不能在细菌身体里复制（繁殖），相当于把病毒（噬菌体）间接杀死，细菌也就不会生病了。
▲CRISPR-Cas系统分类示意图
CRISPR-Cas系统基于效应蛋白组织被分为两个不同类别。第1类CRISPR-Cas系统利用多蛋白效应复合物，而第2类CRISPR-Cas系统利用单蛋白效应物。基于不同的效应蛋白家族，第2类系统可分为三大类和九个亚型。第十亚型（V-U）包括许多假定的系统，其免疫（或可能是调节）功能仍有待证明。2类系统占CRISPR-Cas基因组的约10％，在不同的细菌中被发现，但在古细菌中几乎不存在。除了效应器蛋白质，大部分2类基因组编码适应性模块蛋白质，Cas1和Cas2以及辅助蛋白质，例如Cas4。
CRISPR的众多先驱
来自西班牙阿利坎特大学的微生物学家FranciscoMojica和荷兰乌得勒支大学的RuudJansen一起命名了CRISPR系统。Mojica发现了特殊的重复DNA序列并证明，类似的序列在原核生物中广泛存在，并且与噬菌体(感染细菌的病毒)中的遗传物质相匹配。
Doudna和Charpentier并不是唯一认识到CRISPR系统可以被编程去切断其他DNA片段的科学家。立陶宛维尔纽斯大学生物化学家VirginijusSiksnys领导的团队展示了如何指示Cas9酶去切断预先定义好的DNA序列。
美籍华人遗传学家张峰被普遍认为最有可能因CRISPR与Charpentier和Doudna共同获得诺贝尔奖。但张锋的工作都是基于CRISPR的发现，没有研发如何应用，毫无疑问，Doudna和Charpentier的成果更值得认可，因此张峰与诺贝尔奖失之交臂。
▲EmmanuelleCharpentier教授与JenniferDoudna教授报道的CRISPR基因编辑系统。
商业化的竞赛
在不到10年的时间里，研究人员利用CRISPR-Cas9开发了基因编辑的作物、昆虫、遗传模型和实验性的人类疗法。使用该技术治疗镰状细胞贫血、遗传性失明和癌症的临床试验正在进行中。Doudna、Charpentier和其他一些同行已经成立了一代生物技术公司，旨在开发这项技术，以实现这些目标。
这项工作还引发了一场激烈的专利之争——主要发生在博德研究所和加州大学伯克利分校之间——关于谁拥有CRISPR-Cas9基因组编辑这一利润丰厚的知识产权的争论一直持续到今天。
但是CRISPR-Cas9基因编辑的一个独特方面是这项技术的易用性和多功能性，CRISPR-Cas让这项技术更容易被接受。分子生物学实验室基本上都开始使用CRISPR-Cas技术的了。
▲和CRISPR或Cas9有关的论文数近年来呈指数上升
主办：化学学院学业发展辅导中心
顾问：崔玉
主审：曹文静
美编：李云霞王城
文编：李云霞
