深度解读：2020年诺贝尔和平奖授予CRISPR-CAS9基因编辑技术

2020年10月末7日，爱沙尼亚皇家科学院已不得不将2020年诺贝尔化学奖获得者德国马克斯·普朗克病原学研究者所的Emmanuelle Charpentier助手以及美国加州所大学伯克利分校的Jennifer A. Doudna助手，以颁给她们在真核生物编者领域的贡献。

关于两位生物学家

Emmanuelle Charpentier，1968年显现出显现出天和于西班牙奥尔维河畔尤维斯。1995年获得西班牙巴黎巴斯德研究者所助手学位，迄今为马克斯·普朗克病原学研究者室主任。Jennifer A.Doudna，1964年显现出天和于美国马萨诸塞州特区。助手1989年就读于于美国马萨诸塞州斯坦福所大学医学院。美国加州所大学伯克利分校教授，霍华德·休斯医学研究者所研究者员。

2002年， Emmanuelle Charpentier在德累斯顿所大学成立自己的研究者一个小组时，她专注于对人类造成最大受到影响的病原体之一：继发性免疫球抗原。每年，继发性免疫球抗原染病数以百万计的人，常见症状包含扁桃体炎和脓疱在内，多半更易治愈。但是，它也可能会破坏体内的软组织，并且导致危及天和命的肝硬化的发天和。为了很好地明了继发性免疫球抗原，Charpentier渴望再一研究者这种病菌的真核生物是如何同步进行抑制的。这项不得不成为了真核生物编者技术的起点。

2006年，Jennifer Doudna助手领导的加州所大学伯克利分校研究者一个小组正致力于 “RNA干扰” 物理现象的研究者。多年以来，研究者管理人员一直忽视他们早就掌握了RNA的也就是说功能，但以后忽然辨认显现出了许多从新型的小RNA分子会，它们有助于调节细胞中会的真核生物活性。

病菌的历史悠久的“癌细胞”

Doudna助手的同事，一名药理学家，偶然向Doudna讲述了一项近期：当研究者管理人员较为差异更大的病菌以及古病菌的表型物质时，他们辨认显现出其中会的DNA每一次核酸保存得比较好。相近的代码一遍又一遍地显现出现，但是其中会又有相异的核酸。就像在著书中会的每个句子之间每一次相近的单词一样。

这些每一次核酸特指“成簇的规则间隔的短回文每一次核酸（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）”，简写为CRISPR。由于CRISPR中会独特的非每一次的核酸无论如何与各种病毒染病的表型密码一个有，因此研究者者们忽视这是病菌的历史悠久癌细胞的一部分，可以必要措施病菌和古病菌免于病毒染病侵害。如果病菌最终地抵抗了病毒染病染病，它会将一部分病毒染病的表型密码替换成到其真核生物组中会，作为对染病的记忆。

虽然还没有人知道其中会的分子会机制，但当前的也就是说也就是说是：病菌通过RNA干扰的机制达到中会和病毒染病的目的。

复杂的分子会机制著者

如果病菌被证明了确有依赖于历史悠久的癌细胞，那么才会成为科学界很重要的辨认显现出，为此Doudna助手的好奇心开始天和起，并且开始学习有关CRISPR管理系统的一切知识。

事实证明了，除CRISPR核酸之外，病菌内部还依赖于一种被特指CRISPR相关，简写为cas的特殊真核生物。Doudna助手辨认显现出这些真核生物与编码方式为专门应用于解链和接合DNA的抗原质的真核生物比较相似。那么Cas抗原是不是具备相近的功能，它们能否接合病毒染病DNA就成为了从新的疑问。

几年后，Doudna助手领导的研究者一个小组最终地了解到了几种相异的Cas抗原的功能。同时，该管理系统也年末被其它研究者一个小组辨认显现出。病菌的癌细胞可以采取比较相异的方式为。图例展示了相异型式的 CRISPR / Cas管理系统工作机制。Doudna助手所研究者的CRISPR / Cas管理系统属于1类；这是一个复杂的机制，并不需要许多相异的Cas抗原来清空病毒染病。第2类管理系统比较简单，因为它们并不需要的抗原质更少。在世界的另一边， Emmanuelle Charpentier助手刚刚巧遇了这样的管理系统。

CRISPR管理系统的难题

Emmanuelle Charpentier早期居住在德累斯顿，但在2009年，她搬到到爱沙尼亚北部的Umeå所大学，拥有良好的研究者机遇。很多人同意她不要偏远的地方，但是她忽视Umeå所大学当地漫粗大而沉睡的春天让她有粗大期的平静天和活，这对于开展科学者是十分重要的。

在病原细菌研究者工作的同时，Charpentier对参加真核生物抑制的小RNA分子会感兴趣。通过与莱比锡的研究者管理人员合作开发，Charpentier等人继发性免疫球抗原内部的小RNA同步进行了定位。这种病菌中会大量依赖于的小RNA分子会之一当年并未被报道，并且其表型密码比较差不多于真核生物组中会的CRISPR核酸。

通过就其它们的表型密码，Charpentier辨认显现出这一从新型的小RNA分子会的一部分与CRISPR真核生物中会的每一次核酸依赖于部分归一化。

虽然当年Charpentier从未接触过CRISPR管理系统。但她的研究者一个小组通过一系列再一的药理学探测工作，对继发性免疫球抗原中会的CRISPR管理系统同步进行定位。根据迄今的研究者，已知该管理系统属于2类，即仅需一个Cas抗原Cas9均可达到靶向裂解病毒染病DNA的目的。Charpentier的研究者同时表明，未知的RNA分子会（特指环己烷激活的crisp RNA（tracrRNA））对于CRISPR的功能实现具备不得不性的意义。它可以尽力真核生物组中会的CRISPR核酸转录产天和的粗大RNA分子会加工为明朗的，具备活性的方式为。

经过侧重而有针对性的实验者后， Charpentier助手在2011年3月末刊发了其关于tracrRNA的辨认显现出。尽管她在药理学上都拥有多年经验，但是在继续研究者CRISPR-Cas9管理系统上都，她渴望与更加专业的生物学家合作开发。Jennifer Doudna助手因此成为了自然的考虑。Charpentier被聘请举行在洪都拉斯举办的一次会议时，两位生物学家同步进行了一次历史性的会面。

洪都拉斯的餐馆里的会谈扭曲了“天和命”

会议的第二天，她们经同事简介在一家餐馆见面。第二天， Charpentier聘请Doudna助手等人在洪都拉斯的居民区游玩，于是就侧重学术交流彼此的研究者。Charpentier自已知道Doudna是不是对这一合作开发感兴趣，是不是自已研究者继发性免疫球抗原的真核生物编者管理系统。

Jennifer Doudna对此很感兴趣，他们和他们的同事们通过数字会议为该工程建设颁布了计划案。他们臆测病菌并不需要CRISPR-RNA来识别病毒染病的DNA核酸，而Cas9则是最终切断DNA分子会的钳子。但是，当他们在肾脏同步进行的测试时，却没有给与预期的结果。

经过大量的头脑百慕大和大量失败的实验者之后，研究者管理人员终于将tracrRNA替换成到他们的管理系统中会。当年，他们忽视只有在将CRISPR-RNA接合成其活性方式为时才并不需要tracrRNA（图2）。当Cas9获得tracrRNA时，每个人都在等待的结果终于发天和了：DNA分子会被接合成两部分。

划时代的实验者

研究者管理人员不得不尝试对“表型钳子”同步进行细化。利用他们对tracr-RNA和CRISPR-RNA的从新见解，他们最终地将两者融合为一个分子会，并将其名称为“Guide RNA”。适用这种表型钳子的细化版本，他们同步进行了一项划时代的实验者：是不是可以支配这种表型应用软件，以便在任意右方接合DNA。

到此时，研究者管理人员知道他们早就十分差不多目的。他们从Doudna助手实验者室的冰箱中会获得了一个真核生物，并考虑了五个可以接合的部位。然后，他们扭曲钳子的CRISPR部分，以使其代码与要同步进行接合的部位的核酸一个有。结果表明， DNA分子会必需在正确的右方被接合。

真核生物钳子扭曲了天和命科学

在Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna在2012年辨认显现出CRISPR / Cas9真核生物钳子后刚，其它几个研究者一个小组证明了该应用软件可应用于润色活体和人类细胞的真核生物组，从而导致其爆炸性的持续发展。当年，扭曲细胞，药用植物或天和物体中会的真核生物是一项比较耗时，有时甚至是不可能会的顺利完成的工作。适用CRISPR真核生物编者应用软件，研究者管理人员也就是说上可以在他们自已要的任何真核生物组中会同步进行接合。以后，很更易利用细胞的天然管理系统对DNA同步进行修复，从而实现真核生物的“重并不一定”。

由于这种真核生物应用软件比较易于适用，因此在基础研究者中会给与了广泛的广泛应用。例如它可以应用于扭曲细胞和实验者动物的DNA，以明了相异真核生物如何起作用和相互作用。

真核生物钳子也已成为药用植物育种的标准应用软件。研究者管理人员以前用来润色药用植物真核生物组的方法通常并不需要替换成抗病毒抗性真核生物。种植农稻米时，依赖于这种抗药性渗入到周围细菌的效用。由于有了表型钳子，研究者管理人员才会并不需要适用这些原先方法，而是可以对真核生物组同步进行比较精确的润色。他们编者了使农作从土壤释放显现出来重金属的真核生物，从而改进型了农作，使镉和砷酸度降低。研究者管理人员还开发显现出了必需在暖和的炎热下很好地抵抗干旱，抵抗蝌蚪和害虫的稻米。

在所谓，真核生物钳子为帕金森氏症的从新免疫疗法做显现出了贡献，正在同步进行使梦自已成真的试验-放射治疗表型性癌症。研究者管理人员早就在同步进行临床试验，以研究者他们是不是可以适用CRISPR / Cas9来放射治疗镰状细胞性贫血和β地中会海贫血等血液循环癌症以及表型性眼病。

他们还在开发修复神经元和手部等大型器官中会真核生物的方法。动物实验者表明，经过特殊内部设计的病毒染病可以将表型钳子传播给所需的细胞，从而放射治疗毁灭性表型癌症的模型，例如手部营养不良，脊髓性手部萎缩和Huntington舞蹈病。但是，该技术并不需要进一步完善，才能在天和理上同步进行的测试。

“真核生物钳子”的意志力并不需要监管

除了其所有优点除此以之外，表型钳子也可能会依赖于被不当的效用。例如，该应用软件可应用于创立转真核生物胚胎。但是，多年来，有支配真核生物工程广泛应用的法律和法规，其中会包含不准以允许表型扭曲的方式为修正人类真核生物组。另之外，涉及传染病的实验者必须在同步进行理事会之前同步进行审查和批准。

可以毫无疑问的是：这些表型钳子受到影响着我们所有人。我们将导致从新的伦理疑问，但是这种从新应用软件可能会有助于消除人类迄今导致的许多挑战。通过Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna的近期，天和命科学最终进入了一个从引领。当我们具备了当年从未拥有过的强劲能力后，将在未来探寻天和命科学“从新大陆”时做显现出更多心目中的辨认显现出。（天和物谷 Bioon.com）