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女科学家获2020年诺贝尔化学奖,她们开发了“基因剪刀”

2020-10-08 08:31 新京报

来源标题:女科学家获2020年诺贝尔化学奖,她们开发了“基因剪刀”

两名获奖科学家。诺贝尔奖官方网站截图

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。

根据诺贝尔奖官方网站消息,2020年诺贝尔化学奖的两名获奖者均为女性,她们的研究为生命科学创造出革命性影响。

这项研究到底是什么?

当地时间10月7日,瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松在宣布2020年诺贝尔化学奖得主时表示,“今年的奖项是关于重写生命准则的”。

CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术。诺贝尔奖官方推特截图

根据诺贝尔奖官方网站消息,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”。

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,对生命科学产生了革命性的影响,不仅能够帮助研究人员开发新的癌症疗法,还能够使治愈遗传性疾病的梦想成为现实。

那么,CRISPR/Cas9“基因剪刀”究竟是什么呢?

北京理工大学医工融合研究院首席科学家邓玉林在接受新京报记者采访时表示,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出病毒的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。

这项研究是如何被发现的?

根据诺贝尔奖官方网站消息,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,它可以通过裂解病毒的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。她们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。

根据诺贝尔奖官方网站消息,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的研究证明,CRISPR/Cas9“基因剪刀”技术是可以被控制的,甚至能够在一个预定的位置切断任何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。

这项研究在日常生活中有哪些应用?

当地时间10月6日,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,通过基因编辑技术,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”技术存在着一定争议。若将这一技术应用在生殖基因改造领域,必须非常慎重,因为这项技术对未来人类发展带来的潜在影响还需进一步观察。

获奖者究竟是谁?

根据诺贝尔奖官方网站消息,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。

埃马纽埃尔·卡彭蒂耶。诺贝尔奖官方推特截图

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。

詹妮弗·杜德纳。诺贝尔奖官方推特截图

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”。由于这是首次两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峰未能共同获奖。

据美国周刊《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,还被视为是诺贝尔化学奖的热门人选之一。

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

数字中的诺贝尔化学奖

35岁

根据诺贝尔奖官方网站消息,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,期间1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942共8年没有颁发诺贝尔化学奖。

184人次

1901年至2019年,共有184人次获得诺贝尔化学奖。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,诺贝尔化学奖授予了3位科学家,分别是美国科学家约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰,以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。

2018年的诺贝尔化学奖颁给了美国科学家弗朗西斯·阿诺德、乔治·史密斯及英国科学家乔治·温特,以表彰他们在“酶的定向进化”,以及“多肽与抗体的噬菌体展示技术”等领域做出的杰出贡献。

2017年,诺贝尔化学奖被授予雅克·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年度诺贝尔化学奖授予法国科学家皮埃尔·索维奇、美国科学家弗雷泽·斯托达特和荷兰科学家伯纳德·费林加,获奖理由是“分子机器的设计与合成”。

2015年,托马斯·林道尔、保罗·莫德里奇以及阿奇兹·桑卡3位科学家,凭借“DNA修复的细胞机制研究”而获得诺贝尔化学奖。

新京报记者 钱雅卓

 

责任编辑:耿娟(QL0009)
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