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“基因剪刀”发现者获2020年诺贝尔化学奖 首次同时授予两位女性

2020-10-07 23:34 新京报

来源标题:“基因剪刀”发现者获诺贝尔化学奖

 

当地时间10月7日,瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松宣布,将2020年诺贝尔化学奖授予埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和詹妮弗·杜德纳(Jennifer A. Doudna),以表彰她们“开发了一种基因组的编辑方法”,两位获奖者将分享1000万瑞典克朗(约合人民币760万元)的奖金。

诺贝尔奖官网消息称,2020年诺贝尔化学奖的两名获奖者均为女性,她们的研究对生命科学产生了革命性影响。

追问 1

这项研究到底是什么?

研究人员可精确改变动植物和微生物DNA

根据诺奖官网消息,2020年诺贝尔化学奖得主埃马纽埃尔·卡彭蒂耶和詹妮弗·杜德纳发现了基因研究中最锐利的工具之一,即CRISPR/Cas9“基因剪刀”。瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松表示,“今年的奖项关乎重写生命准则”。

诺贝尔奖官网介绍称,通过这项技术,研究人员可以极其精确地改变动物、植物和微生物的DNA。这项研究对生命科学产生了革命性的影响,不仅可以帮助研究者开发新的癌症疗法,还能够使治愈遗传性疾病的梦想成为现实。

北京理工大学医工融合研究院首席科学家邓玉林表示,CRISPR/Cas是细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统,这个系统可以在自然形态下识别病毒的DNA片段,并通过一种特殊的酶破坏入侵的病毒。CRISPR/Cas9“基因剪刀”则是一种工具,它能够帮助研究人员找到DNA片段,并将其剪断,使研究人员能够打开或关闭基因,甚至对其进行修复和替换。

追问 2

该研究是如何被发现的?

偶然中发现了未知的分子

如果研究人员想要了解生物内部的运作方式,就需要对细胞内的基因进行修正,但这非常耗时,也很困难,有时甚至是一项不可能完成的任务。然而,通过CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术,一切都变得简单了。

不过,这项技术是偶然被发现的。当卡彭蒂耶对化脓性链球菌进行研究时,她发现了一个未知的分子tracrRNA。在随后的研究中,卡彭蒂耶证明了tracrRNA是CRISPR/Cas免疫系统的一部分,它通过裂解病毒的DNA来除掉病毒的武器。

卡彭蒂耶随后于2011年发表了她的研究成果。同年,她开始与2020年诺贝尔化学奖的另一名得主杜德纳合作。二人成功在试管中再造了细菌的基因剪刀,并简化了剪刀的分子组成,使其更容易被使用。尽管CRISPR/Cas9“基因剪刀”能够在其自然形态下识别出病毒中的DNA,但卡彭蒂耶和杜德纳二人研究证明,CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术是可控的,甚至能够在一个预定位置切断任何DNA分子。自卡彭蒂耶和杜德纳于2012年发现基因剪刀技术,它们的使用频次激增。这一工具促成了基础研究中的许多重要发现,目前,植物研究人员已经能够培育出耐霉、害虫和干旱的作物。

追问 3

这项研究有哪些应用?

改变基础科学,为医学研究开创治疗方法

瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖委员会主席克拉斯·古斯塔夫松表示,“CRISPR/Cas9‘基因剪刀’拥有着巨大的力量,它影响着我们所有人,不仅彻底改变了基础科学,还为医学研究提供了开创性的治疗方法”。

古斯塔夫松强调,“这一工具为人类提供了机会,不过,我们必须非常谨慎地使用它”。

对于这项技术在日常生活中的应用,邓玉林表示,CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术可以应用在多个领域。首先是在疾病治疗方面,这项技术或将使治愈遗传性疾病变成现实,其次,还能促进制药的发展,并应用于生物医学检测,最后,通过基因编辑,我们还能在未来的生活中将细胞作为机器,组建一个“细胞工厂”,生产任何我们需要的物质和材料。

但邓玉林同时强调,CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术存在较大争议。若将这一技术应用在生殖基因改造领域,必须非常慎重,因为这项技术是否对未来人类发展带来潜在影响还需进一步观察。

追问 4

获奖者究竟是谁?

华裔科学家张锋未能共同获奖

根据诺贝尔奖官网消息,埃马纽埃尔·卡彭蒂耶生于1968年,现任德国马克斯·普朗克病原学研究室主任。另一名获奖者詹妮弗·杜德纳于1964年出生,1989年获得哈佛医学院博士学位,现就职于加州大学伯克利分校。

在奖项公布后,诺贝尔奖委员会特别连线了卡彭蒂耶。当被问及得知获奖后的心情时,卡彭蒂耶表示,“我非常激动”。由于这是首次2名女性科学家共同获得诺贝尔化学奖,卡彭蒂耶对此强调,“希望我获得的奖项,能够为那些正在研究科学的年轻女性带来积极影响”。

不过,在CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术的奖项中,令人遗憾的是华裔科学家张锋未能共同获奖。

据美国《科学日报》报道,华裔科学家张锋是将CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术应用在人体细胞中的第一人,不仅率先获得了美国专利,还被视为是诺贝尔奖的热门人选之一。

对于张锋未能共同获奖的原因,有消息称,虽然张锋在CRISPR的应用上做出了巨大贡献,但大多数基础性工作是由卡彭蒂耶和杜德纳2位科学家共同完成,因此更有可能获得诺贝尔化学奖。

■ 链接

数字中的诺贝尔化学奖

35岁

根据诺贝尔网站消息,诺贝尔化学奖最年轻的得主是弗雷德里克约里奥-居里。1935年,他与妻子伊雷娜约里奥-居里共同获奖,当时他年仅35岁。

97岁

截至目前,最年长的诺贝尔化学奖得主是约翰·古迪纳夫,他在2019年获奖时已经97岁。与此同时,古迪纳夫是诺贝尔奖所有奖项中年龄最大的科学家。

111次

1901年首次颁奖以来,诺贝尔化学奖共颁发了111次。其间1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942共8年没有颁发。

184人次

1901年至2019年,共有184位获奖者。由于英国生物化学家弗雷德里克·桑格在1958年和1980年两次获得诺贝尔化学奖,因此实际获奖人数为183人。

诺贝尔化学奖近五年得主

2019年

授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰,表彰他们在锂离子电池研发领域的贡献。

2018年

授予科学家弗朗西斯·阿诺德、乔治·史密斯及乔治·温特,以表彰他们在“酶的定向进化”领域的贡献。

2017年

授予雅克·迪波什、约阿基姆·弗兰克和理查德·亨德森,以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术。

2016年

授予皮埃尔·索维奇、弗雷泽·斯托达特和伯纳德·费林加,获奖理由是“分子机器的设计与合成”。

2015年

授予托马斯·林道尔、保罗·莫德里奇以及阿奇兹·桑卡3位科学家,获奖理由是“DNA修复的细胞机制研究”。

新京报记者 钱雅卓 图/诺贝尔官网

责任编辑:冯翀(QZ0019)
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