CRISPR-Cas基因编辑技术是什么时候由哪位科学家研究出来的?

弄潮科学


杜纳德(Jennifer A. Doudna)是美国加州伯克利大学生物化学教授,近年来革命性的基因编辑技术CRISPR-Cas9方法首要发明人。

著作:《创造的裂缝:基因编辑与不可想象的控制进化的力量》(A Crack in Creation: Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution


什么叫基因编辑术?就是新的技术能够重新编辑基因,能够找到相应的基因进行删除,甚至改写基因,这在以前是不可想象的事情。

它分为两部分,这两部分合起来就是这套基因编辑技术的名字CRISPR-Cas9。

第一步先讲CRISPR。 细菌被病毒感染后,会多出外来的DNA序列,CRISPR能将其标出来。 用术语讲则是将外来片段整合进细菌细胞的基因组,转录出RNA。CRISPR在基因编辑中的角色相当于导航器。

第二步,Cas9相当于剪刀。 导航器将Cas9导航到外来片段所在位置,将其剪除。 CRISPR+Cas9,导航加编辑,完成精确打击。

洞察细菌免疫系统这个自我防卫机制,杜纳德指出其意义在于同一机理可用于各种基因编辑。

怎么理解这个革命性的基因编辑术?我是文字工作者,就用写书来作对比:

人类基因组是本天书,长达30亿个字(碱基对),两万多个概念(基因)散布其间。如果我要修改书中的任何部分,得用文本编辑工具,它提供了查找功能,输入关键字,全文检索,找到目标,然后编辑操作,删除、改写、插入,等等。

基因编辑与此类似:CRISPR对应于查找功能,在30亿个字的天书里找到对应的基因片段。Cas9则对应于删除、改写、插入等操作。两者合力,理论上可以找到任意目标基因编码,可删除,可插入,可改写,还可多重编辑。

要达到这个状态,目前还有两大制约。

第一,人类基因组是一部天书,我们还远远没有读懂。

目前达到的水平差不多是这样:每个字都认识,全篇就基本不懂;有些段落好像读懂了,但上下文基本不懂;至于伏笔、隐喻,根本不懂。总的来说,距离刚刚脱盲没多远。

第二,新基因编辑技术虽然精度显著提升,但在查找目标基因时,仍然有可能脱靶,就是搜索到错误的基因片段。

比如说想搜的是“冯京”,但鼠标落到“马凉”身上。在一个错误的基因上动刀,想想就不寒而栗。

杜纳德说,脱靶问题有几个办法,

一是理性主义的, 就是用电脑算法遍历人类基因组这本天书,精确评估脱靶风险;

二是实证主义的, 就是大量实验,在相似基因序列上反复打靶,直到找到脱靶风险最小的选择;

三是工具主义的, 就是改进导航工具增加精度;

四是打补丁主义的, 因为剂量越大则脱靶风险越大,那就控制好剂量等等。

总之,慢慢来。


临渊野望


CRISPR共同发明人是来自加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna博士。

CRISPR技术是上世纪90年代发现的。

由于涉及到伦理和人类基因安全,该项研究一直停留在人体细胞和动植物细胞上。

2012年,《科学》杂志率先公布了CRISPR Case9技术。