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今年的諾貝爾獎化學獎，頒給了埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和詹妮弗·杜德納 ( Jennifer Anne Doudna），以表彰她們開發了一種基因組編輯的方法。

“理綜獎”為什么又雙叕頒給了生物領域？基因編輯技術的研究進展如何？頻頻被 cue 的張鋒，是否真的錯失諾獎？我們聯系了幾位科學家，聽一聽他們對諾貝爾化學獎的看法。

高寧：

張鋒沒拿獎挺可惜，但也說得過去

北京大學生命科學學院教授

真快啊！基因編輯技術從 2012 年發展至今，短短幾年就拿到了諾獎，速度非常快。

但這也不意外，這一直都是諾獎預測里的熱門。CRISPR 是一個普適性很高的實驗和治療工具，可以和 PCR 媲美。可以說，這個技術徹底改變了整個生物學，促進了各個學科的發展；它作為一個切割 DNA 的基礎工具，讓研究者可以對任何感興趣的基因進行編輯。另一方面，有些單基因突變的遺傳疾病，目前也正在嘗試用基因編輯技術進行治療。

基因編輯技術已經開始應用于鐮刀型紅細胞疾病 | cnx.org

至于頒發的是化學獎，其實也說得過去。之前很多結構生物學的研究也都獲得了化學獎；而且，化學的很大一部分也是以生物分子作為研究對象。

基因編輯技術還會不斷發展。這幾年，有非常多的實驗室都在改進這個技術；現在甚至還可以對 RNA 進行編輯。而且，應用范圍也在不斷擴寬。2017年，張鋒開發了基于這一技術的病原體檢測技術，類似的技術也應用到了今年的新冠疫情中。

和 CRISPR 技術密不可分的另一個人是 MIT 的張鋒，他這次沒有拿獎挺可惜的，但也說得過去。從科學原創性上，張鋒不如這次的兩位諾獎得主，但他將這項技術發揮到了極致。最初杜德納她們的文章只是提出了這種基因編輯的可能性，但張鋒等人將其首次實現了出來，并開發了各種應用版本，使其效率更高，應用更廣。

陳凱：

我感到遺憾的，是這位教授沒拿獎

加州大學伯克利分校 詹妮弗·杜德納組博士后

（果殼：作為杜德納組的成員，你們對這個結果意外嗎？）CRISPR 一直是諾貝爾獎的熱門選項，大家每年都在期待。至于拿到的是化學獎，我覺得很合理。因為這兩位教授的主要貢獻，就是闡釋了 CRISPR 執行功能時在分子層面的機理，從而開發出基因編輯工具，這屬于化學范疇的。

這個工具用來做基因編輯太強大了。往前二三十年，也一直在發展基因編輯的手段，但是最大的問題是怎么精準定位到目標基因位點。之前的工具，比方說用鋅指蛋白定位結合核酸內切酶也能實現基因編輯，但沒法方便地更換基因位點。CRISPR 之所以強大，就在于它用了一段 RNA 來定位目標基因，這段RNA可以隨意更換，讓整個工具變得更程序化、更靈活。也是因為這個工具使用簡單，因而從 2012 年第一篇文章起，整個領域基本上呈現了爆發性的發展。

杜德納實驗組也一直在對這個技術進行改進。比方說，原始的 CRISPR-Cas9 會由于 RNA 定位偏差而出現脫靶效應，現在通過改進，可以大幅降低脫靶效應。同時還發現了一些新的系統，除了最開始的 Cas9，后面又找到了 Cas12 的一系列酶，機理上有一定不同，但還是用以切割 DNA；還有 Cas13 則用于切割 RNA。基于 Cas12 和 Cas13 的開發以及機制研究，又發展出了新的工具用于快速檢測病毒，效率可以達到幾分鐘檢測一個樣品，并且用到了現在的新冠病毒檢測中。

維爾吉尼尤斯·希克什尼斯 | Wikimedia Commons

張鋒沒有拿到諾獎，我并不意外。雖然他也確實對這個領域貢獻很大，但畢竟他的很多發現都在杜德納她們之后。相比之下，我感到遺憾的是一位叫維爾吉尼尤斯·希克什尼斯（Virginijus ?ik?nys）的教授。圈外的人可能不知道他，他的工作，基本上與杜德納團隊 2012 年發表于《科學》那篇研究一樣；并且從時間線來說，應該也是差不多同時進行，而非工作跟進的形式。他也是最早闡明 Cas9 切割 DNA 的科學家之一，并且在 2018 年與卡彭蒂耶和杜德納共享了科維理獎中的納米科學獎，這是少有的給了這位教授認可的獎項。

只能說，科研有時候也確實需要運氣吧。

孫亞飛：

拿獎不意外，但沒想到是化學獎

清華大學化學系博士生、科普作家

CRISPR 拿獎，我不覺得意外，但沒想到會是化學獎。應該說，CRISPR 是化學方法，生物應用。

從某種意義上說，在基因編輯領域 CRISPR 承擔了“上帝”的工作。這兩位發現了基因編輯的方法，這個方法當然還是很“化學”的；但是，它之所以能產生這么大的影響，是因為它的應用領域是基因編輯。如果拋開生物應用來看這個方法，還是會有一些爭議。

CRISPR 成為近幾年的熱門話題，其實驗倫理也廣受關注。我們目前對 CRISPR 的認識，其實還只在于技術層面；對于它會給人類帶來多大的影響，其實是難以預判的。它可能是上帝的手術刀，但也可能是魔鬼的鐮刀，究竟會編輯出什么東西來，誰也說不好，所以核心要點還是要慎重發展。

2018年，賀建奎的基因編輯嬰兒事件，將倫理問題推上輿論巔峰 | Kin Cheung / Associated Press

關于未來的研究方向，除了很多人都在說的基因編輯本身，我個人認為，這個技術需要研究的方向是在分子層面上去尋找化學反應的機理，這個是化學家們應該去做的。我們現在看到的機理，其實更多是免疫學方面的，但是微生物畢竟沒有大腦，它們去切斷基因片段的原理，還是要靠分子識別。如果能夠在分子層面解決這些問題，不光可以有效降低脫靶的概率，也能夠開發出更多手段。

同時，今年化學家獲獎的是兩位女性科學家。單從 2018 年到 2020 年的結果來看，物理學獎和化學獎的女科學家占比還是挺高的，至少比前面117次要高得多。希望這是好的開始：科學界能夠摒棄性別決定論的有色眼鏡。

黃志偉：

諾獎更注重基礎研究和原創科學

哈爾濱工業大學生命科學與技術學院院長

我對這個諾獎的結果并不覺得意外。

基因編輯的研究，對生命科學的基礎科學研究起到了重大的推動作用，比如我們可以在細胞水平、動物個體水平上對基因進行編輯，從而研究基因的功能和機制；同時，這個技術對生物醫學、農業環境等相關領域也有重大的推動作用，產生了很大的影響力。獲得諾獎，我不覺得奇怪。

這個技術未來的方向，需要增加基因編輯的保真性，以及提高在某些組織或細胞里面的活性。同時，需要開發合適的工具，把這個系統導入到特定的細胞或者特定的組織里進行基因編輯。也就是說，要開發更加保真、更加通用、活性更高的基因編輯工具，用于生物的基因編輯。

CRISPR 基因“魔剪” | explorebiotech

這個獎給了兩位做基礎研究的科學家，我覺得這也是評審委員會更注重基礎研究、原創科學的發現。

今年的生理醫學獎和化學獎，都是基于做基礎研究、最初原創發現的科學家。我認為，這給我們提供了一個信號——我們要鼓勵做原創的、基礎的研究，對這些科學家提供支持。轉化應用的科學固然也很重要，但是那些默默無聞，憑借自己的興趣做最基礎的研究，并且有所創新的科學家更應該得到支持。畢竟，這些科學家可以說是做了無名無利的工作，但卻承擔了更大的風險。

葉盛：

獲得諾獎是遲早的事情

北京航空航天大學生物學教授

中國生物物理學會科普工作委員會秘書長

對于這個結果，我并不感到意外。應該說，CRISPR 及其相關技術獲得諾獎是遲早的事情。在化學獎中頒出也并不令人意外，因為這個技術是在分子層面上的基因操作。CRISPR 技術不僅推動了生物學在分子層面上的諸多研究，更讓我們有機會通過編輯基因來救治基因問題所導致的遺傳病患者，因此它的開創者們理應有機會獲得諾貝爾獎。

基因編輯技術對于現代生物學研究來說有著重要的意義。現代生物學發展的一個重要趨勢就是不斷微觀化，在細胞、分子、乃至原子的層次上去認識生命。當我們想研究一個基因的確切功能時，僅僅從正面證明其功能還不夠，還要能夠把這個基因“關閉”，驗證它的缺失對生命體的影響，甚至對基因做一些修改，看生命活動會受到何種影響——做這些研究都需要具備基因編輯的能力。當然，CRISPR 技術并不是唯一的基因編輯技術，甚至不是人類掌握的第一種基因編輯技術，但它比之前的同類技術都更簡便，速度也更快，因此才能夠在各個生物學研究領域中迅速推廣普及，大大加快了很多生物學研究的進程。

CRISPR 作為一種基因編輯技術，在生物學科研中的使用已經相當成熟了，但是它在醫學臨床上的應用仍十分受限。這主要是因為兩方面的原因：一是編輯效率受復雜因素的影響，有時并不高；二是仍有較高的脫靶風險，也就是把不該編輯的基因給編輯了，甚至可能危及細胞中的某個關鍵基因。因此，基因編輯未來的發展也主要是解決這兩方面的問題，提高效率，避免脫靶。只有讓這種技術變得更安全、更可靠，我們才有可能迎來基因編輯大發展的時代。

Cas13酶的基因編輯系統還被用于破壞SARS-CoV-2的核酸序列 | NIH

尹航：

CRISPR讓想象力成為唯一的限制

清華大學藥學院教授、副院長

大家都說化學獎是一個理綜獎，尤其這兩年越來越不化學了，但是今年的獎，我倒覺得實至名歸。

CRISPR 能夠摘得諾獎，大家已經期待了好幾年，它在實驗室里已經成為了分子生物學的常用手段，而且在植物育種、疾病治療等方面都得到了廣泛的應用，這是一把非常神奇的“基因魔剪”。CRISPR 這個強大的化學工具，讓我們可以對基因進行改寫，使得對先天遺傳性疾病的治療成為可能。頒獎時評委說的很好：CRISPR 讓想象力成為了你唯一的限制。你可以做以前很多做不了的事情：對基因進行編輯、刪除、改寫、存儲……就像一個 Word 文檔的編寫一樣，非常方便易行，這在以前是完全難以想象的。

基礎與應用并行發展

關于今年這兩位得獎人，我跟其中的詹妮弗·杜德納打過一些交道，在十多年以前，我在加州大學伯克利分校化學系面試時，接待我的人中就有她，她當時剛剛從耶魯和先生一起搬到伯克利。她給人的感覺是：不僅是高顏值女神，而智商和情商又極高。

她的博士導師和博士后導師都是諾貝爾獎獲得者。她在哈佛的博士導師是合成生物學的先驅杰克·紹斯塔克（Jack W. Szostak），博士后導師是在我以前工作的科羅拉多大學的同事托馬斯·羅伯特·切赫（Thomas R. Cech），這兩位導師都是生物醫學領域超級重量級的人物。

詹妮弗是一個結構生物學家，在托馬斯組接受完訓練后，首先在耶魯大學開始了職業生涯，并在 40 歲出頭的年紀就成為了美國科學院院士，成功地解析了最早的 RNA 的晶體結構之一。詹妮弗是一個金發碧眼、身材高挑的美女教授，她的先生甚至也取用了她的名字作為family name，可見這個名字的價值。

詹妮弗·杜德納 | Doudna. lab

之后詹妮弗從一個結構生物學家轉為研究基因編輯工具，這是一個跳躍性的發展。詹妮弗當時差點去了羅氏公司，也表明對于基礎研究的生物技術的研發，大家都看到了應用的前景，這體現了大家對于 CRISPR 未來發展的期望。

我覺得她們基礎與應用并行發展的模式，對做基礎科研的科學家而言是非常有啟發的。有時候不用強調一定要注重基礎，或者是注重應用，而是在有了基礎性的突破后，就順理成章的會帶來研究的實際價值。她們也給年輕的科學家做出了非常好的榜樣：不但要實驗室里面做出貢獻，同時要鍛煉推廣交流的能力，把這個自己的工作推向社會與市場。

我們尚未完全掌握基因編輯

還有非常重要的一點是關于生物倫理。最近幾年，關于對人類細胞的編輯，特別是對可遺傳表征的編輯，是大家非常關注的事情。對于基因來說，我們以前都認為它與生俱來，在漫長的進化過程中，可以說是“上帝”對生物體進行的一種編輯。然而，現在有了 CRISPR 這樣強力的手段，我們可以對人的基因可以進行可遺傳性狀的編輯。這是一個非常強大的工具，但潛在的風險也不可忽視。

對于人類基因的編輯，一直是當前探討的焦點：使用基因編輯后，造成的影響可能會長期留在人類的基因組里，會對整個種群造成長期的影響。當前各國政府采用了嚴格管控的政策，近期一些有爭議的事件，也不斷地把這個問題置于大眾視線之內。這次諾獎之后，相關的討論會仍然繼續下去。我們對于這種強大的技術還沒有完全掌控，更應該謹慎，尤其是對可以進入人類基因組里的可遺傳信息上的編輯，一定要非常非常慎重。

獲獎者埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和詹妮弗·杜德納 ( Jennifer Anne Doudna）是兩位女科學家

存在爭議，但也實至名歸

今年還有一個亮點：女性科學家。醫學、化學、生命科學相關的研究者中，女性比例有了明顯的上升。但總體而言諾貝爾獎等獎項對于女性的認可，還有很長的路要走。今年一位女性獲得物理獎，兩位女性獲得化學獎，再次體現了女性在科學研究中的重要作用。

今年的化學獎肯定免不了爭議，雖然大家覺得 CRISPR 應該得獎，但是到底要發給誰，一直存在著爭論。基因編輯方向中有很多人都做了重要的貢獻，這其中也包括大家耳熟能詳的華人科學家張鋒和哈佛大學的劉如謙（David Liu）。現在很多的科學研究、重大的突破都是整個領域協同大團隊互相協作共同推進的結果，所以很多人對關鍵的技術都做出了貢獻，而這兩位女性科學家也確實實至名歸。

原標題：《專家談諾獎：化學獎為什么頒給了生物學工具“基因編輯”丨直擊諾獎》

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