什么技术，三次入围顶级学术刊物《科学》杂志年度十大突破，更在2015年底成为《科学》和《自然》杂志双双关注的年度焦点？

什么技术，问世仅3年，就风靡全球生物医学研究机构，成为人类可能改造自身的利器？

CRISPR的出现让基因编辑技术实现精准、简单操作，让基因编辑的“门槛”大幅降低，修改、删除细胞基因如剪刀般“利索”。

CRISPR是细菌防御病毒入侵的一种机制，2012年才被科学家发现并利用为基因修改工具。

这几年，科学家不断利用它取得惊人成就。其中，有三位中国科学家在这项技术方面走在世界前列，引起世界瞩目，他们做了什么？

 张锋——能获得诺贝尔奖吗？

 1983年出生中国石家庄；2004年毕业于哈佛大学化学物理专业；2009年取得斯坦福大学化学与生物工程博士；2011年加入麻省理工学院；2013年发现CRISPR/Cas系统可用来编辑DNA，使基因疗法成为可能。

2014年被Nature杂志评为2013年年度十大科学人物之一;获得National Science Foundation (NSF)最高荣誉Alan T. Waterman Award，Jacob Heskel Gabbay Award in Biotechnology and Medicine，和Society for Neuroscience Young Investigator Award;获得美国首个CRISPR专利;设立Editas Medicine公司，该旨在利用 CRISPR 基因编辑技术开发出直接更改致病基因的疗法，获得4300万美元风投。2015年获Tsuneko & Reiji Okazaki Award；还获得美国瓦利基金青年研究家奖(Vallee Foundation Young Investigator Award)，奖金 25 万美元。

与CRISPR结缘

2011年博士毕业后，张锋入职麻省理工学院(MIT)。在履新大约一个月的时间后，张锋偶然听到一位传染病生物学家谈论细菌中天然免疫系统的组件-CRISPR/Cas。张锋敏锐地感觉到它的非凡潜力，而张锋在短时间内吸收了前人的研究成果，改进了CRISPR/Cas，证实它能够在人类细胞中起到基因剪裁的作用。自从张锋捅破这层窗户纸以后，迎来了基因组编辑领域许多的进展和应用。由于在CRISPR/Cas用于基因编辑方面的突破性成就，张锋在2013年以后赢得了巨大的声誉与关注。而CRISPR/Cas作为最可能广泛实用的基因编辑工具，有着数百亿美元的商业前景，几个CRISPR/Cas研究的开拓者都着手商业化准备。

张锋创立了Editas Medicine公司；

Emmanuelle Charpentier在欧洲创立了CRISPR Therapeutics；

Jennifer Doudna之前与张锋共同创立了Editas Medicine，离开Editas Medicine后她现在创立了一家小公司Caribou Biosciences。

而张锋在2014年4月抢先获得CRISPR相关的首个专利。

潜力、争议及期待

2012年，Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier领导的研究小组在Science发表了一篇关键文章。文章中揭示了天然免疫系统是如何变成编辑工具的。然而这种充满魔法的工具是否能运用到人类细胞的基因组上，最终达到剪裁编辑人类基因的效果呢。张锋在2013年1月抢先发现了这种可能和所需的方法。Jennifer Doudna在几周后，也发表了她自己的独立结果。2014年4月15日，美国专利局将CRISPR-Cas9技术的专利颁发给张锋所在的Broad研究所，而张锋博士就是该专利的发明者。专利权限包括在真核细胞或者任何细胞有细胞核的物种中使用CRISPR。这就意味着，他们拥有在除细菌外的任何生物中使用CRISPR的权益，包括老鼠、猪、牛和人。这使得他和他的研究所几乎可以控制所有与CRISPR相关的重要商业应用。2014年11月在美国硅谷，Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier获得了奖金为300万美元的The Breakthrough Prizes of Life Sciences，她们在CRISPR-Cas9开拓性的工作获得了极大的认可。而张锋作为另一位在这个领域开拓性的人物却并没有被列为共同发明人共享这一奖项。而在2015年9月24日揭晓的路透社引文桂冠奖也将CRISPR基因编辑技术作为2015年的诺贝尔化学奖的大热门，但是这项技术的发明人却只列了Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier，张锋又一次落在了世人的视线外。虽然张锋获得了关于CRISPRs的第一个专利，但实际上加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna以及当前任职于德国Helmholtz感染研究中心的Emmanuelle Charpentier提交专利申请的时间要比张锋早了七个月。张锋被首先授予专利最有可能的原因就是，他申请了快通道专利(fast-trackpatent)，在他递交申请短短6个月后授予了他知识产权(IP)。当然，CRISPR/Cas9虽然很优秀，但并不完美，张锋又进行了开创性探索，2015年9月，他的新的研究论文又发表在Cell上，发现了一种新的更为高效的，完美的基因编辑系统CRISPR/Cpf1。2015年12月，张锋和他的同事将化脓性链球菌Cas9酶的约1,400个氨基酸改变3个氨基酸，将“脱靶编辑”显著减少至无法检测到的水平。这一系列开创性发现，是否有助于他将来获得诺贝尔奖呢?虽然，不少人对此有质疑，毕竟第一次提出基因编辑的想法的并不是他，而此前的ZFN，TALEN等基因编辑技术也与他无关。那么，张锋的发现是创造性的，还是锦上添花型的？支持后者的，一般认为张锋的主要工作在系统优化和应用层面有重要贡献。然而，熟是熟非，自有后人评说。

黄军就--对人类胚胎基因“动刀”

 1980年，出生在广东江门2000年，保送进入中山大学；2009年，中山大学博士毕业，中山大学博士后；2011年，中山大学副教授，中山大学生命科学学院副教授；2015年4月发表了全球第一篇有关利用CRISPR技术修改人类胚胎基因的报告。

因人类胚胎基因修改研究，入选全球知名科研期刊《自然》（Nature）杂志2015年度对全球科学界产生重大影响的十大人物。

界限上的争议

2015年4月18日，生物学杂志《蛋白质与细胞》（Protein & Cell）在线发表了中山大学副教授黄军就的研究：他们利用一种叫做CRISPR/Cas9的工具成功修改了多个人类三原核受精卵中编码血红蛋白beta亚基的基因HBB。 这是第一次发表编辑人类胚胎基因组的研究。对人类胚胎基因和生殖细胞（包括精子、卵子以及受精卵）基因“动刀子”，总是极具争议。黄军就的成果一经发表，西方学术界的一些专家最初一片惊愕。

黄军就的报告显示，他们从医院获得了86个无法发育成婴儿的问题胚胎，绕开了伦理问题。研究人员随后对问题胚胎中与地中海贫血症有关的基因细胞进行基因编辑实验，28个胚胎的基因被成功修改，这为治疗一种在中国南方儿童中常见的遗传病——地中海贫血症提供了可能。

论文发表后，国际再生医学联盟组织及一些专家发出呼吁，希望中止相关研究。虽然这一研究没有逾越伦理界限，但似乎已触碰到了一些业界人士的界限。黄军就当时表示，“如果想在正常的胚胎中编辑基因，你的成功率必须接近百分之百才行。因此我们停止了实验，我们认为技术还不够成熟。”

不少业内人士和权威期刊认为，黄军就的最大贡献，不是全球第一次成功在人类胚胎上进行基因编辑实验，而恰恰是最终得出结论，目前基因剪刀技术尚不能进行临床应用，因为仅有1/3而不是100%的胚胎细胞基因得到成功修改。

也许是认识到黄军就的开创性贡献，权威学术期刊《自然》杂志2015年底将他列入年度全球十大科技人物。

2015年12月30日，深圳劲嘉彩印集团股份（劲嘉股份）有限公司发布公告称，因公司大健康产业发展战略的需要，公司与中山大学于2015年12月29日签署了《技术开发（合作）合同》。双方合同合作研究开发项目的要求包括：

1．技术目标：建立基于CRISPR/Cas9技术的地中海贫血疾病基因修正的技术体系。

2．技术内容：（1）研究CRISPR/Cas9技术在地中海贫血病人不同细胞中对疾病基因修正的技术体系；（2）建立有效筛选和扩增基因修正细胞的技术体系。

3．技术方法和路线：（1）分离地中海贫血病人的不同细胞，建立细胞模型，利用CRISPR/Cas9技术进行致病基因的修正研究；（2）通过筛选有利于细胞扩增的因子，建立和优化基因修正细胞的技术培养体系。

此次开发研究项目之项目联系人，中山大学生命科学学院副教授黄军就，2015年4月发表了全球第一篇有关利用CRISPR技术修正人类三原核胚胎致病基因的基础科学研究报告。因该突破性研究，黄军就副教授入选全球知名科研期刊《自然》（Nature）杂志2015年度对全球科学界产生重大影响的十大人物。

劲嘉股份表示，与中山大学签署技术开发合同，共同建立基于CRISPR/Cas9技术的地中海贫血疾病基因修正的技术体系，将加快推进精准医疗的建设，有利于增强公司在“基因编辑与细胞治疗”服务领域的核心竞争力和发展后劲。

杨璐菡---攻破人体移植重大难关

 1986年，出生在四川峨眉；2004年，进入北京大学；2008年，进入哈佛大学攻读博士；毕业后任哈佛大学助教、波士顿咨询集团夏季顾问；现在哈佛大学从事博士后研究工作。

2014年，《福布斯》杂志评选出了2014年度科学及医疗领域30位30岁以下青年领军人物。

破解停滞十几年的研究难题

北大生命科学学院获得生命科学和心理学双学位后，杨璐菡前往哈佛大学攻读硕士和博士学位，专业是转化医学，选择了异种基因移植的课题。在哈佛期间，CRISPR-Cas9“基因剪刀”技术为她的研究带来了曙光。攻读博士生期间，杨璐菡作为并列第一作者在《科学》杂志上发表了CRISPR-Cas9技术在细胞内修改基因组的工作，这是第一次我们实现了简单编译基因组。“正是这个工作的诞生，让我们可以高效，大规模编辑猪的基因组，解决免疫排斥和病毒传染的问题。”杨璐菡说。

哈佛大学毕业后，杨璐菡曾任哈佛大学助教、波士顿咨询集团夏季顾问，现在哈佛大学从事博士后研究工作，并与自己的导师、美国科学院及工程学院双料院士George Church（乔治·丘奇）创立了一家叫eGenesis的生物技术公司，致力于推动异种器官移植临床应用。

 “病毒基因”被称为内源性逆转录病毒，是异种器官移植的一大难点。异种病毒传播最典型的例子就是艾滋病病毒从灵长类动物传播到人类。正是由于上世纪90年代初，人们发现艾滋病从猴子转移到人类，相关政府严令禁止将猴子的任何器官组织移植给人类。猪器官大小和人类器官类似，功能相近。

但在十几年前，由于猪器官的内源性逆转录病毒被发现，猪器官移植的研究陷入停滞。这种病毒在猪身上不会产生毒性，但是当猪的细胞和人的细胞接触时，这种病毒会从猪的基因组“跳”到人的基因组中，为人类带来意想不到的疾病。但在进入哈佛大学后，杨璐菡仍然选择了这项看似毫无进展的研究课题此前，大多数的基因改造都是一个基因层面上的修改，CRISPR-Cas9的最高纪录也就是一次改造6个基因拷贝。

而在猪细胞中，一个细胞有62个拷贝的内源性逆转录病毒基因需要修改，并且必须保持基因组的完整性。当丘奇和杨璐菡改造后的猪细胞和人的细胞一起培养时，他们发现，猪病毒“侵染率下降到了至少以前的1/1000，在监测灵敏度范围内检测不到任何侵染。世界上据统计有200万人缺失器官供体，实际人数或许远远大于这个数字。特别是在亚洲没有器官捐献传统，器官供体缺失是一个很大的社会问题和医疗问题。扫清了猪器官用于人体移植的重大难关，为全世界需要器官移植的上百万病人带来希望。

因此，2014年，《福布斯》杂志评选出了2014年度科学及医疗领域30位30岁以下青年领军人物。杨璐菡榜上有名，年仅28岁。

张锋，黄军就，杨璐菡，这三位80后华人学者，利用CRISPR技术在各自的领域做出了开创性成绩，引领了科学潮流。CRISPR技术作为一项最新的基因编辑技术，近几年大放异彩，为科研学者提供了广阔的舞台，相信会有越来越多的中国年轻学者在这个领域取得更大成就，让我们充满期待！