1700227716
1700227717
“你们知道我是从什么时候开始对基因操作产生兴趣的吗？”
1700227718
1700227719
负责录音的工作人员还在往他的衣领上安装用于采访的微型麦克风，张锋博士就打开了话匣子：“是在爱荷华州读小学的时候，当我在电影欣赏课上看到《侏罗纪公园》时。”他愉快地继续说道。
1700227720
1700227721
11岁时，年少的张锋跟随父母从中国来到美国，在美国中部的爱荷华州长大。赴美之后不久，他就在学校观看了史蒂文·斯皮尔伯格导演的大作《侏罗纪公园》。电影中的一个场景给他留下了深刻的印象——从被封闭在琥珀中的蚊子嘴里提取出恐龙的基因，令其复活。少年张锋被电影里自由操作基因的科学家们的风采所吸引，日后，自己也成长为科学家，并且创造出了进行基因操作效率最高的方法。
1700227722
1700227723
1700227724
1700227725
1700227727
基因魔剪：改造生命的新技术 “超级工具”诞生之前
1700227728
1700227729
2013年2月，张锋博士获得了全球极大关注。他在发表于学术期刊《科学》（Science）的论文中证明，凭借CRISPR‐Cas 9技术，即使是不熟练的科研人员，也能随心所欲地对人类或小鼠的细胞基因实施精确切断。CRISPR‐Cas 9诞生于2013年之前，但获得广泛关注却是因为这篇论文的发表。这篇论文证明了它能应用于人类和动物，因而被全球科学家视作重大突破。因此，也有不少科学家认为，CRISPR‐Cas 9是诞生于2013年2月的新技术。
1700227730
1700227731
那么，张锋博士是在什么样的情况下开始研究基因组编辑的呢？他从学生时代开始追本溯源，向我们介绍了他的研究经历。
1700227732
1700227733
“我最早对基因组编辑产生兴趣，是在读研究生的时候。当时我所开发的是对动物大脑进行研究的技术，而该研究主题的延伸范围就涵盖了基因组编辑。”
1700227734
1700227735
以往，为了研究动物大脑的运作，除了在动物死后对其大脑进行解剖外，还可以采用对动物活体实施电刺激等方法。然而，通过这些方法所能获知的信息十分有限。张锋博士加入了斯坦福大学卡尔·戴瑟罗特（Karl Deisseroth）博士的研究组，探索对活体动物的大脑直接进行研究的新方法。研究组发现，可以用光控制动物脑内的某种特殊细胞群，从而实现在活体状态下对其认知能力和细胞功能进行解析。依据此原理开发出来的，就是被称作“光遗传学”（optogenetics）[3]的技术。在动物脑内的特定神经细胞群之中，研究者需要直接导入“合成会对光产生反应的蛋白质的基因”。只要能顺利导入该基因，就能通过光照激活光敏蛋白，从而检测出动物大脑是否在运作，甚至进一步控制大脑的运作，因此被认为是划时代的技术。
1700227736
1700227737
但是，这项研究需要面对一个无法回避的难题：如何将基因导入神经细胞之中。对此，张锋博士等人给出的答案就是利用基因组编辑技术。他们最初认为，当时已经成熟的基因组编辑第一代ZFN技术应该能够解决问题，但经过尝试之后发现ZFN使用起来非常困难，这才将目光投向了更易于使用的基因组编辑第二代TALEN技术和第三代的CRISPR‐Cas 9技术。
1700227738
1700227739
围绕CRISPR‐Cas 9，张锋博士决定对细菌的免疫系统展开研究。如第二章所述，在此之前，詹妮弗·杜德娜博士和埃马纽埃尔·卡彭蒂耶博士等人的研究组已经发现CRISPR‐Cas 9可以在大肠杆菌中发生作用，准确地切断目标基因。然而，人们尚无法确定对于哺乳动物的基因是否也能实现相同的效果。针对这一点，张锋博士将CRISPR‐Cas 9注入小鼠和人类的细胞之中反复进行尝试，以找到能令CRISPR‐Cas 9如预期般发挥作用的设计方案。
1700227740
1700227741
结果发现，往“人293FT细胞”这一细胞之中同时注入能切断基因的Cas 9内切酶，以及Cas 9工作所必需的tracrRNA、pre‐crRNA和RNase序列等物质，就能实现基因的精确切断。张锋博士因为这个划时代的研究成果而获得世界瞩目，其论文自从2013年2月在Science杂志上发表之后，一直在世界范围内被广泛引用。
1700227742
1700227743
如今，在张锋博士的实验室中，每周都会诞生10种左右的CRISPR‐Cas 9新版本。目前实验室正在开发一类技术：将CRISPR‐Cas 9组合到存在于细胞之中的一种DNA分子——质体[4]之中，再送入细胞内，然后尝试通过改变质体，对起剪刀作用的Cas 9进行改良。当然，除此之外，根据接受基因组编辑的动物种类或细胞种类的不同，也必须使用不同版本的CRISPR‐Cas 9。
1700227744
1700227745
比如，要想把基因插入肺部或脑部，分别需要不同版本的CRISPR‐Cas 9。又或者需要根据操作类型的不同进行选择。比如，需要同时切断基因中某个DNA的两条双螺旋链的情况，与只需要切断其中一条的情况，自然有所区别。
1700227746
1700227747
1700227748
1700227749
1700227751
基因魔剪：改造生命的新技术 沉睡于冰柜中的“宝物”
1700227752
1700227753
张锋博士的研究组大约有40名成员，其中半数为亚裔，华裔成员尤其多，可惜并没有日本人。与对脑部的不同研究相呼应，研究所陆续开发出了数量庞大的CRISPR‐Cas 9的不同版本，以便能对各种不同的生物细胞进行基因组编辑。开发一旦成功，其原始版本就会被存入博劳德研究所的保险库之中。于是我们询问，能否参观这个保险库。
1700227754
1700227755
研究助理温斯顿·杨（Winston Yang）带我们参观了这个“无关人员严禁入内”的保险库。杨也是华裔学生，他从哈佛医学院毕业之后，叩开了张锋博士实验室的大门。
1700227756
1700227757
“基因组编辑真的很令人振奋。”杨带着愉悦的表情说道，看起来对这里的研究十分感兴趣。我们跟着杨穿过位于实验室内侧的一道狭窄走廊，来到了一间面积颇大的房间门前。
1700227758
1700227759
门内并排摆放着十余台大型冰柜，那些就是保险库的本体了。“宝物就沉睡在冰柜之中。”杨一边笑着说道，一边小心翼翼地从白大褂的胸前口袋里掏出一串金属钥匙。这串钥匙由他保管，就算在实验室内，知道这个地方的人寥寥无几。打开冰柜门，里面塞满了长、宽、高均为10厘米的装着小试管的箱子。这就是张锋博士所改良的各种版本的CRISPR‐Cas 9。杨从中取出了几支试管，递给我们看。
1700227760
1700227761
“这是张锋博士在2013年首次针对CRISPR‐Cas 9发表论文时所提及的版本。”
1700227762
1700227763
两根试管的试管盖上分别用油性笔手写了“PX 330”和“PX 335”的字样。这两种CRISPR‐Cas 9都是张锋博士最早开发出来的版本。至今仍不断有世界各地的研究人员发来申请，希望获得这两种版本的样品用于研究。
1700227764
1700227765
其他还有用于同时切断多个基因的版本等的样品，总数量超过600种。
[
上一页 ]
[ :1.700227716e+09 ]
[
下一页 ]