基因黑客|光影
（从左到右）Jennifer Doudna、Emmanuelle Charpentier、张锋。（来源：Modern Readers/布兰迪斯大学）
CRISPR/Cas9技术：将一段RNA与Cas9蛋白结合，结合体精确定位到与这段RNA匹配的DNA序列后，Cas9会切断DNA双链，之后修补并封闭DNA缺口。（来源：Genetic Engineering & Biotechnology News）
南京大学模式动物研究所等处的研究人员成功地利用CRISPR/Cas9系统对孪生食蟹猴进行了精确的基因修饰。（来源：纽约时报）
编译：储旻华
来源：《纽约客》
一个强大的新技术使我们能够比以往任何时候都要轻松地操纵我们的DNA，这个技术就是CRISPR/cas9。今年34岁的张锋是这个技术的专利发明人，也是哈佛和麻省理工的博德研究所（Board Institute）里最年轻的核心成员。
CRISPR是成簇的、规律间隔的短回文重复序列（clustered regularly interspaced shortpalindromic repeat sequences）的首字母缩写，存在于某些细菌中。CRISPR/Cas9系统有两个组成部分：一个是切断DNA的“分子剪刀”，另一个是RNA序列，用于引导“分子剪刀”在成千上万个基因里寻找到需要切割的核苷酸，并精准定位。
不久，张锋和其他科学家认识到，可以使用CRISP/cas9改变、删除和替代任何动物甚至是人类的基因。研究人员在小鼠上已经运用这个工具修正了一些疾病，替代导致白内障的基因突变，还有科学家用它来破坏艾滋病病毒用来渗透进人体免疫系统的受体。
但是，不可避免的是，这个技术也可以允许科学家修正人类胚胎的遗传缺陷。这种修正将可以渗透到整个基因组，并最终传递给子女、孙辈、曾孙辈和以后的每一代。人类将可能可以重写生命的基本代码，后果无法预料。
15岁时他在做什么
张锋对科学的迷恋始于初中时期。他11岁从中国来到美国，13岁时他母亲带他去参加了一个分子生物学的讲座。在这个讲座上，他知道了如何从细胞中提取DNA并确定每个序列的长度。两年后的1997年，他获得了在得梅因人类基因治疗研究所的实习机会。但因为年龄未到美国联邦法律规定的标准，一直到16岁生日那天他才得以进入生物安全实验室与科学家们一同工作。之后，他在那里每天呆上5个小时，直到毕业。
1999年，当他还是个高中生时，就发现了一种能够防止逆转录病毒感染人类细胞的结构蛋白，并因此获得“英特尔科学奖”。高中毕业后，他进入哈佛大学学习化学和物理学。2009年张锋获得了斯坦福大学的博士学位后，转而研究一门新学科——光遗传学，利用光来研究单个神经元的行为。
张锋立志成为一名生物工程师，修补那些损坏的基因来解决人类的麻烦。于是他回到哈佛大学，成为该校院士协会（Society of Fellows）的成员之一，并且是那里研究靶向基因修饰技术TALE的首位科学家。
29岁的时候，张锋接到了博德研究所的邀请，组建自己的研究队伍。在一次会议期间，他的一个同事提到研究过的某些细菌的DNA有一些有趣的区域。这就是CRISPR序列。五年后，在接受采访时，张锋表示，他仍旧惊讶于这个发现。
Cas9小鼠
在博德研究所饲养的众多品种小鼠中，有一种携带Cas9蛋白（CRISPR相关核酸酶）的小鼠。Cas9在CRISPR/Cas9系统中起着基因手术刀的作用。科学家们最初用CRISPR编辑DNA时，不得不将Cas9酶和探针都放进去。后来，张锋团队的Randall Platt意识到可以将CRISPR系统一分为二。他将Cas9酶植入小鼠胚胎，使其成为这种动物永久基因组的一部分。换一句话说，就是构建了一个小鼠模型。
这种“Cas9小鼠”已经成为CRISPR/Cas9系统中必不可少的工具。有了这种存在于每个细胞中的分子手术刀，科学家可以一次性放入多个探针，然后简单地在他们需要研究的基因上构建突变。研究人员不再需要每次修饰动物模型的一个基因或者培育能够产生所需基因修饰克隆的动物，只需要在徕卡显微镜下用毛细管针将单细胞注入Cas9小鼠的尾巴。张锋团队已经使用Cas9小鼠做了肺腺癌和自闭症模型等。
专利争议和诺贝尔奖
开发一项类似于CRISPR这样，复杂且应用广泛的技术必然是众多科学家共同努力的结果。因此，围绕该技术的专利和许可权归属所产生的争端也是必然的。在CRISPR专利问题上，张锋、博德研究所和麻省理工学院与Jennifer Doudna及她所在的加州大学就出现争议。
2012年，Doudna和德国亥姆霍兹感染研究中心（Helmholtz Centre for Infection Research）的微生物学家Emmanuelle Charpentier，以及她们的团队首次对外展示，CRISPR可以编辑纯化DNA。当年6月，论文发表。但是2013年1月，张锋联合哈佛医学院和麻省理工的遗传学教授George Church首次发表论文，说明CRISPR可以用于编辑人类细胞。一般来说，专利应该被授予首个发表研究的人——在这件事上，就是Doudna和Charpentier。但是张锋和他所在的博德研究所认为，是他们首先将这项技术成果地运用在复杂的机体上，使科学家们得以用其研究疾病的预防和治疗。
最终，张锋团队获得了专利。但是加州大学一直要求重新评估，最终的裁定还没有做出。两边的科学家都承诺，会将该技术的知识产权无偿地提供给研究人员使用，但同时，双方又都参与了开发CRISPR技术相关的公司，这一做法与很多制药公司和营利企业相同。
CRISPR研究正在成为一笔大生意：风险资本公司竞相投资，专利拥有者可能会获取价值客观的授权使用费。谁在这场专利战中获胜，谁就将获得财富。其他的荣誉也很可能随之而来，比如诺贝尔奖。
对伦理不可避免的担忧
从操纵基因成为可能的那一刻，很多人、包括参与研究的人员，就被这个念头吓坏了。而CRISPR使改变人类DNA变成可能，这就有了严重的风险。今年春天，Doudna在《科学》杂志上作为第一作者发表了一封信，呼吁暂时停止研究。她还组织会议，召集了200多名来自美国、英国和中国等地的科学家探讨DNA编辑技术中的伦理问题。
今年4月，中国中山大学的团队在86个人胚胎上试图修复β地中海贫血的基因缺陷。如果这种方法应用到其他疾病，如囊性纤维化，对单个受精卵的成功修饰，将最终消除整个遗传谱系的缺陷。科学界对这项研究的反应是恐惧和愤怒。有批评家称，这样的实验不负责任，尽管包括Doudna在内的科学家对此同意、中国科学家的研究也取得了有价值的结果。
很多时候我们并不能预测所有的变化。基因改造可以防止人类免受某些疾病的困扰，但同时也可能会提升罹患另一种疾病的可能。比如，引发贫血的镰状细胞病可以防止疟疾。
不论如何，CRISPR技术提供了改变人类基因库从而治愈一些疾病的方法，但风险也一定随之而来。如果这项技术能够帮助我们揭开自闭症的奥秘，找到治愈某种癌症的方法，或者让农民种植出更有营养的食物，减少对环境的破坏，那么，就如同之前的很多新技术一样，人类对于CRISPR的恐惧将最终消散。
点击“阅读原文”查看更多文章
原创文章，研发客版权，请勿转载。
如需转载请联系我们获得授权
support@PharmaDJ.com
编译收集者 储旻华
光影——《研发客》公众号专栏
世界的变化总在大小事件中向前滚动不息
我们也总想记录和厘清发生的每一个细节
以分辫出其中隐藏的信号与深义
看清向前的路途
那么此刻
真实而及时的新闻图象便能给我们以最直接的观感
收集它们
透过保留无数重要事件的现场感
传递行业最鲜活的动向与讯息