《未来人类》：新晋诺奖得主畅谈CRISPR的未来

男娘i 2022-12-20 15:48 165阅读 0赞

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全文共**4177**字，预计学习时长**11**分钟

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图源：unsplash

加利福尼亚大学伯克利分校的杜德纳博士和德国马克斯·普朗克研究所的埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）博士因发现基因编辑技术CRISPR而共享诺贝尔奖。

当瑞典皇家科学院于10月7日宣布詹妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）获得2020年诺贝尔化学奖时，她仍在加利福尼亚家中熟睡。凌晨三点，她被一个电话吵醒了。打电话的是《自然》杂志的记者，想问问她的获奖感想。“嗯，谁获奖了？”杜德纳问。

两位生物化学家于2011年开始合作，仅一年后就发表了关于CRISPR的开创性论文，彻底革新了编辑基因的能力。

CRISPR是规律间隔成簇短回文重复序列的缩写，实际上是一种天然存在的细菌免疫系统。当病毒攻击细菌时，细菌又从病毒入侵者那里获取遗传物质的片段，并将这些片段整合到自己的DNA中。这有助于细菌在以后识别病毒并阻止未来的入侵者。细菌通过产生可作为向导的RNA分子来完成此任务，从而切割病毒基因组。

杜德纳和卡彭蒂耶发现利用这种切割能力，几乎可以在所有生物中编辑基因。在2012年的论文中，她们描述了这种细菌系统如何用作“DNA剪刀”，基因编辑技术CRISPR从此诞生。

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图源：GettyImages

CRISPR被认为是21世纪最重要的发现之一，相比之前的基因编辑系统，CRISPR更快、更便宜、更准确，存在于世界各地的实验室中。

科学家正在使用它来治疗严重的遗传疾病，恢复患有某种遗传性失明的人的视力，改造对疾病和气候变化更具抵抗力的农作物，并消除诸如蚊子和小鼠等携带疾病的害虫。研究人员已经在研究更精确、更新和改良版本的CRISPR。

然而，编辑基因的能力也使得CRISPR在很多方面被滥用。2018年，中国科学家贺建奎披露，他利用CRISPR造出了世界上第一个公开的基因编辑婴儿，之后他受到了广泛谴责，现在正在服刑。但这依然使人们担心，CRISPR可能导致基因改良的“设计师婴儿”。

上周诺贝尔奖宣布后，笔者与杜德纳就CRISPR的下一步发展、基因编辑领域以及她自己的科学工作进行了交谈。为方便读者阅读，这篇访谈进行了轻微的修改。

未来人类：首先恭喜，多么不可思议的荣誉，发现自己获得了诺贝尔奖您一定很惊讶吧？

詹妮弗·杜德纳：震惊到我了！从熟睡中醒来并得知这个消息——我简直不敢相信。我对打电话给我的记者说：“我现在不能和你交谈。我必须打电话给别人，看看这是否是官方消息。”

未来人类：目前正在进行一些基于CRISPR治疗的临床试验。您认为CRISPR在不久的将来在哪些疾病的治疗上最有前景？

詹妮弗：当然是由单个基因或遗传突变引起的疾病。镰状细胞病就是一个很好的例子，现已有关于该疾病一项试验的早期结果。但是我认为，未来我们将看到将CRISPR用于治疗其他类型的血液疾病、眼部遗传疾病的可能性，从更长远来看，也可能用于治疗囊性纤维化和肌营养不良等遗传疾病。

未来人类：您认为患者接受这些治疗的最大障碍是什么？

詹妮弗：可能是递送。血液疾病成为CRISPR早期目标的原因之一是，用于纠正这些突变的基因组编辑可以在从患者体内取出的细胞中完成。在将它们重新导入人体之前，编辑已经在实验室中完成了，而囊性纤维化或肌营养不良需要在体内完成，在正确的细胞内进行编辑才有临床效果，这在目前是一个艰难的挑战。

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图源：docwirenews

未来人类：贵公司Mammoth Biosciences正在进行基于CRISPR的Covid-19快速测试。您认为CRISPR诊断测试将在未来发挥什么作用？

詹妮弗：类似的公司和学术实验室也正在努力开发CRISPR诊断技术。我认为未来的检测将会从需要机器人设备和专家的高通量实验室检测转变为可以在实验室、医生办公室或急诊室进行的定点照护（point-of-care）检测。

在未来，我们希望可以在家检测，就像针对新冠患者的妊娠检测一样。CRISPR技术令人兴奋的是，它可能是一种检测病毒是否存在的更快、更直接的方法，并且它所依赖的链不同于PCR（聚合酶链反应）检测所必需的链。

未来人类：贵公司的Covid-19检测进展如何？

詹妮弗：MammothBiosciences计划在11月将其检测推广到一些合作伙伴实验室进行初始beta测试。根据这些实验的进展和结果，之后我们会扩展到其他实验室，与PCR检测结果进行比较。

未来人类：您最近刚成立了另一家CRISPR公司Scribe Therapeutics。这个初创公司主要工作是什么？

詹妮弗：CRISPR可以采用多种不同的方式开展。对于临床应用，我们之所以看到许多早期研究致力于镰状细胞病等血液疾病，在某种程度上还涉及眼病甚至是肝脏疾病，是因为基因编辑分子更容易引入这些组织。

借助Scribe Therapeutics，我们正在寻找将CRISPR用于神经退行性疾病的机会。对于那些疾病，需要保证该技术稳定且安全，并可以进入可能对大脑细胞和神经组织产生作用的地方。我们要确保编辑工具是最好的，然后找出将它们引入大脑的最佳方法。这确实是公司的重点。

未来人类：您认为CRISPR的下一个重大进展是什么？

詹妮弗：这是一个很难回答的问题，在这个领域还有很多事情要做。一种有趣的可能性是，CRISPR不用于编辑基因组，或者至少不用于对基因组进行永久性改变，而是对其进行调控，以控制由不同基因产生的人类蛋白质。这是使用CRISPR技术的新方法。我认为，通过不必真正永久改变DNA来控制细胞的方法具有很大潜力。

未来人类：自2018年CRISPR婴儿在中国诞生以来，人们围绕生殖或可遗传基因组编辑进行了很多讨论。您认为现在应该对科学家进行限制吗？

詹妮弗：我认为不必完全限制。我对美国国家科学院和英国皇家学会最近发布的报告感到十分满意，该报告提出了一种谨慎的方法用于开发在人类生殖方面使用的技术。他们鼓励研究这项技术如何在胚胎中发挥作用。

首先，需要证明该技术是安全的。其次，任何用于怀孕的临床用途都应限于严重的遗传病，这些遗传病很少或没有其他的治疗方法。我认为这些都是很高的标准。符合这些情况的很少见。我个人认为，今天有更多可行的策略，例如在IVF（体外受精）诊所进行胚胎筛选和选择，而不是使用基因组编辑。

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图源：unsplash

未来人类：您还提到在决定是否允许使用可遗传的人类基因组编辑之前，各国应进行“广泛的社会对话”。您过去谈论过有关CRISPR的公众参与问题，那么我们应如何教育和吸引公众去了解CRISPR？

詹妮弗：是的，这很关键。我认为媒体在大规模教育方面发挥重要作用。交互式媒体（例如视频和纪录片）也可以提供帮助。当然，挑战在于确保科学正确。

未来人类：我们如何确保听到公众关于如何使用CRISPR的声音？

詹妮弗：这是一个非常重要的问题，很大的也是一个挑战。一方面，要让公众更多地参与诸如使用技术的重要决策。另一方面，需要普通人对可能没有或可能不想拥有的技术有一定的了解。因此，通过不同形式的论坛来鼓励讨论很重要。

在某种程度上我们已经在CRISPR上看到了这一点，我们召开了非常技术性的会议，其中包括从相当详细的技术角度讨论道德和社会问题。但是，也有越来越多的会议和事件本身并没有引起科学界的关注，而是花费了更多的精力思考CRISPR的含义及其不同用途，邀请非专业人士参加这些会议确实非常有效。

未来人类：除医学外，您认为CRISPR还能在其他地方进行成果转化吗？

詹妮弗：另一个将会产生影响的领域是农业。我们已经看到CRISPR在制造具有遗传改变的植物中的大量使用，这些遗传改变使得诸如更好的作物产量、抗旱性、更高的营养价值之类的事情成为可能。我认为那真的很令人兴奋，并且显然还有很多事情要做，这可能是我们在短期内看到的被CRISPR广泛影响的领域。

未来人类：考虑到CRISPR可能被滥用的情况，您认为该如何对它进行监管？

詹妮弗：幸运的是，我认为美国和大多数地方都有很好的监管框架，其主要研究工作可用于规范CRISPR的使用。这确实可以追溯到1970年代重组DNA的Asilomar会议，当时制定了自愿准则，可以使用某些早期的分子生物学工具，例如分子克隆。

话虽如此，正如我们讨论的那样，CRISPR在人类胚胎中也有某些应用，这一点需要特别注意。

未来人类：在CRISPR领域，您真正仰慕的科学家是谁？

詹妮弗：有许多。其中一个是LucianoMarraffini。他是洛克菲勒大学的科学家，致力于CRISPR生物学的基础知识，并了解它如何在细菌中作为免疫系统起作用。伯克利的Jill Banfield继续致力于研究实验室中未培养但在各种环境中生长的细菌。她是CRISPR系统和细菌的早期发现者之一，并且后续也有很多新发现。

在植物生物学方面，我真的很喜欢加州大学戴维斯分校的Pamela Ronald的工作。她主要聚焦水稻，正在使用CRISPR对水稻基因组进行修饰，在水稻种植者正面临气候变化的挑战下，这项工作将非常重要。在生物医学方面，我对杜克大学的Charles Gersbach所取得的工作进展感到非常激动。

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图源：unsplash

未来人类：您接下来要做什么？

詹妮弗：CRISPR将够我们忙上一阵了。还有许多关于这些方法运作的基本问题，我很想试着回答。JillBanfield是我们的紧密合作者，她仍然为我们提供许多新的CRISPR途径。我们也对天然微生物群落中的基因组编辑非常感兴趣，可以处理一些微生物是个非常有趣的事情。我近期将会把精力集中于这些领域。

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编译组：齐欣、卢艳红

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