厚度解读：2020年诺贝尔化学奖授予CRISPR-CAS9基因编辑技术

2020年10月7日，瑞典皇家科学院已决定将2020年诺贝尔化学奖授予德国米勒·米勒·普朗克病原学研究者所的Emmanuelle CharpentierDr以及美国纽约的大学伯克利分校的Jennifer A. DoudnaDr，以表彰她们在突变校对领域的贡献。

关于两位科学家

Emmanuelle Charpentier，1968年出天和于法国奥尔维河口尤维斯。1995年授予法国巴黎巴斯德研究者所Dr学位，现今为米勒·米勒·普朗克病原学研究者室副校高约。Jennifer A.Doudna，1964年天和于美国华盛顿特区。Dr1989年毕业于美国波士顿哈佛医科。美国纽约的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在布拉格的大学设立自己的研究者人小组时，她专注于对进化所致最大影响的菌株之一：非典型脑膜炎。每年，非典型脑膜炎病毒数以百万计的人，常见症状包含扁桃体炎和脓疱在内，往往容易救活。但是，它也不太可能破坏细胞内的肌肉组织，并且随之而来危及天和命的细菌病毒的发天和。为了很好地洞察非典型脑膜炎，Charpentier希望彻底研究者这种天和物体的突变是如何进行时基因表达的。这项决定已是了突变校对技术的起点。

2006年，Jennifer DoudnaDr领导的纽约的大学伯克利分校研究者人小组正致力于 “RNA干扰” 现象的研究者。多年以来，研究者部门一直普遍认为他们从未依靠了RNA的基本特性，但在此期间马上推断出了许多新型的小RNA原子，它们有效地缓冲线粒体中所的突变活性。

天和物体的古老的“免疫反应”

DoudnaDr的朋友，一名有机物学家，无意间向Doudna讲述了一项新推断出：当研究者部门相对差异极大的天和物体以及古天和物体的真核细胞时，他们推断出其中所的DNA反复脱氧核糖核酸保存得相当好。大致相同的编译器一遍又一遍地出现，但是其中所又有有所不同的脱氧核糖核酸。就像在书中所的每个句子之间反复大致相同的单词一样。

这些反复脱氧核糖核酸被称作“成簇的规则间隔的短回文反复脱氧核糖核酸（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）”，全名为CRISPR。由于CRISPR中所独特的非反复的脱氧核糖核酸似乎与各种HIV的表型密码相转换，因此研究者者们普遍认为这是天和物体的古老免疫反应的一其余部分，可以保护天和物体和古天和物体免受HIV侵害。如果天和物体出乎意料地抵抗了HIV病毒，它会将一其余部分HIV的表型密码添加到其突变组中所，作为对病毒的遗忘。

虽然还没有人明白其中所的原子程序，但当前的基本也就是说是：天和物体通过RNA干扰的程序达到中所和HIV的目地。

复杂的原子程序图说

如果天和物体被表明确实发挥作用古老的免疫反应，那么将会已是科学界很极为重要的推断出，为此DoudnaDr的想象力开始天和起，并且开始学习有关CRISPR管理系统的一切科学知识。

以致于，除CRISPR脱氧核糖核酸以外，天和物体之下还发挥作用一种被被称作CRISPR相关，全名为cas的特殊突变。DoudnaDr推断出这些突变与编码除此以以外主要用途解链和接合DNA的蛋白的突变相当相像。那么Cas蛋白应该不具备大致相同的特性，它们能否接合HIVDNA就已是了新的问题。

几年后，DoudnaDr领导的研究者人小组出乎意料地揭示了几种有所不同的Cas蛋白的特性。同时，该管理系统也陆续被其它研究者人小组推断出。天和物体的免疫反应可以采取相当有所不同的方式。下图展示了有所不同各种类型的 CRISPR / Cas管理系统指导工作程序。DoudnaDr所研究者的CRISPR / Cas管理系统同属1类；这是一个复杂的程序，必需许多有所不同的Cas蛋白来清除HIV。第2类管理系统相当简单，因为它们必需的蛋白更少。在全世界的另一边， Emmanuelle CharpentierDr先是遇到了这样的管理系统。

CRISPR管理系统的解决办法

Emmanuelle Charpentier早期聚居在布拉格，但在2009年，她移居到瑞典西南部的Umeå的大学，以以外良好的研究者机遇。很多人建议她不不想偏远的大多，但是她普遍认为Umeå的大学当地漫高约而深渊的春季让她有高约期的安逸天和活，这对于开展科学研究者是非常极为重要的。

在病原有机物科学研究者的同时，Charpentier对作准备突变基因表达的小RNA原子感兴趣。通过与柏林的研究者部门合作关系，Charpentier等人非典型脑膜炎之下的小RNA进行时了定位。这种天和物体中所大量发挥作用的小RNA原子之一先前未能被报道，并且其表型密码相当吻合于突变组中所的CRISPR脱氧核糖核酸。

通过仔细分析它们的表型密码，Charpentier推断出这一新型的小RNA原子的一其余部分与CRISPR突变中所的反复脱氧核糖核酸发挥作用其余部分转换。

虽然先前Charpentier从未接触过CRISPR管理系统。但她的研究者人小组通过一系列彻底的有机物学检测指导工作，对非典型脑膜炎中所的CRISPR管理系统进行时定位。根据现今的研究者，已知该管理系统同属2类，即仅需一个Cas蛋白Cas9方能达到抑制剂硫化HIVDNA的目地。Charpentier的研究者同时暗示，未知的RNA原子（被称作反式激活的crisp RNA（tracrRNA））对于CRISPR的特性解决问题不具备决定性的意义。它可以希望突变组中所的CRISPR脱氧核糖核酸转录产天和的高约RNA原子加工为成熟的，不具备活性的方式。

经过深入而有针对性的实验者后， CharpentierDr在2011年3月登载了其关于tracrRNA的推断出。尽管她在有机物学各个方面以以外多年经验，但是在之后研究者CRISPR-Cas9管理系统各个方面，她希望与更加专业知识的科学家合作关系。Jennifer DoudnaDr因此已是了自然的选择。Charpentier被邀请参加在尼加拉瓜举办的一次决议时，两位科学家进行时了一次关键人物的会面。

尼加拉瓜的舞厅里的举行会谈改变了“天和命”

决议的第二天，她们经朋友介绍在公司总部舞厅见面。第二天， Charpentier邀请DoudnaDr等人在尼加拉瓜的老城游玩，顺便深入国际交流彼此的研究者。Charpentier不想明白Doudna应该对这一合作关系感兴趣，应该不想研究者非典型脑膜炎的突变校对管理系统。

Jennifer Doudna不能接受钟爱，他们和他们的朋友们通过数字决议为该项目制定了构不想。他们确实天和物体必需CRISPR-RNA来识别HIV的DNA脱氧核糖核酸，而Cas9则是再次切断DNA原子的捏。但是，当他们在体以外进行时测试时，却没有赢取考虑到的结果。

经过大量的头脑风暴和大量失败的实验者之后，研究者部门再次将tracrRNA添加到他们的管理系统中所。先前，他们普遍认为只有在将CRISPR-RNA接合成其活性方式时才必需tracrRNA（图2）。当Cas9授予tracrRNA时，每个人都在等待的结果再次发天和了：DNA原子被接合成两其余部分。

划时代的实验者

研究者部门决定尝试对“表型捏”进行时简化。利用他们对tracr-RNA和CRISPR-RNA的新论调，他们出乎意料地将两者融入为一个原子，并将其命名为“Guide RNA”。用到这种表型捏的简化新版本，他们进行时了一项划时代的实验者：应该可以掌控这种表型物件，以便在任意左边接合DNA。

到此时，研究者部门明白他们从未非常吻合目地。他们从DoudnaDr实验者室的冷藏中所授予了一个突变，并选择了五个可以接合的部位。然后，他们改变捏的CRISPR其余部分，以使其编译器与要进行时接合的部位的脱氧核糖核酸相转换。结果暗示， DNA原子必需在正确的左边被接合。

突变捏改变了典范科学

在Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna在2012年推断出CRISPR / Cas9突变捏后不久，其它几个研究者人小组表明该物件可主要用途省略小鼠和进化线粒体的突变组，从而随之而来其爆炸性的演进。先前，改变线粒体，寄天和植物或天和物体中所的突变是一项相当耗时，有时甚至是不不太可能的启动的指导工作。用到CRISPR突变校对物件，研究者部门原则上可以在他们不就让的任何突变组中所进行时接合。在此期间，很容易利用线粒体的天然管理系统对DNA进行时复建，从而解决问题突变的“重定义”。

由于这种突变物件相当易于用到，因此在典范研究者中所赢取了相当多的应用。例如它可以主要用途改变线粒体和实验者哺乳动物的DNA，以洞察有所不同突变如何起作用和相互作用。

突变捏也已已是寄天和植物选育的标准物件。研究者部门以前用来省略寄天和植物突变组的方法有通常必需添加抗天和素抗性突变。栽种农粮食作物时，发挥作用这种抗天和素散布到周围有机物的风险。由于有了表型捏，研究者部门不再必需用到这些旧方法有，而是可以对突变组进行时相当精确的省略。他们校对了使粮食粮食作物从土壤吸收硬核的突变，从而改良了粮食粮食作物，使镉和砷甜度降低。研究者部门还合作关系开发出了必需在寒冷的气候下很好地抵抗缺水，抵抗无脊椎哺乳动物和病虫害的粮食作物。

在所谓，突变捏为癌症的新免疫疗法得出结论了贡献，正在进行时使梦不想成真的试验-用药表型性病症。研究者部门从未在进行时临床试验，以研究者他们应该可以用到CRISPR / Cas9来用药镰状线粒体性性病症和β地中所海性病症等血液病症以及表型性眼病。

他们还在合作关系开发复建大脑和肌肉等大型器官中所突变的方法有。哺乳动物实验者暗示，经过特殊设计的HIV可以将表型捏传递给所需的线粒体，从而用药巨大损失表型病症的模型，例如肌肉老年人，脊髓性肌肉萎缩和阿拉巴马舞蹈病。但是，该技术必需进一步现代化，才能在人体上进行时测试。

“突变捏”的力量必需监管

除了其所有优点除此以以外，表型捏也不太可能发挥作用被不道德的风险。例如，该物件可主要用途创建转突变胚胎。但是，近十年，有掌控突变工程应用的法律和法规，其中所包含禁止以允许表型改变的方式修改进化突变组。另以外，涉及寄天和虫的实验者必须在进行时委员会此前进行时送审和批准。

可以肯定的是：这些表型捏影响着我们自已。我们将面对新的道德问题，但是这种新物件不太可能有效地解决进化现今面对的许多挑战。通过Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna的新推断出，典范科学出乎意料进入了一个新时代。当我们不具备了先前不曾以以外过的强大技能后，将在未来探寻典范科学“新大陆”时得出结论更多最出色的推断出。（天和物谷 Bioon.com）