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诺奖热门人物 | 基因编辑先锋张锋

 解螺旋 2020-08-27

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作者:解螺旋.小米

如需转载请注明来源:解螺旋·医生科研助手

导语

在中国度过童年时光,高中时便荣获Intel大奖。刚过而立之年便以发现CRISPR/Cas9里程碑式成果载入生物学史册,更是获得了今年的引文桂冠奖,对,他就是张峰,年轻有为的华裔明星科学家,他今年会收到来自斯德哥尔摩的电话吗?

1983年出生在中国石家庄;

1993年,跟随父母移民美国爱荷华州

2004年毕业于哈佛大学化学物理专业

2009年取得斯坦福大学与生物工程博士

2011年加入麻省理工学院

2013年发现CRISPR/Cas系统可用来编辑DNA,让基因疗法成为可能,获得美国瓦利基金青年研究家奖,奖金25万美元。

2014年被Nature评选为2013年年度十大科学人物之一,获得美国首个CRISPR专利;设立Editas Medicine公司,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suneko & Reiji Okazaki Award

2016年获汤姆森路透社引文桂冠奖。

天赋斩露的中学时代:

16岁开始参与科研

1983年出生于河北石家庄的张锋,10岁时随父母移民美国爱荷华州,1994年,12岁的张锋在一堂分子生物学课堂上观看了电影《侏罗纪公园》,表现出对恐龙和生物工程极大的兴趣和兴奋。1997年,张锋15岁的时候,在老师的帮助下,获得了在得梅因人类基因治疗研究所生物安全实验室内实习的机会,但是却因为未满16岁而不能去工作。在他16岁生日那天,他去了实验室,见到了那些科学家。张锋对这份工作很感兴趣,从那以后每天放学后都会到实验室参与一些分子生物学的工作,每天在那里待5个小时。

他的导师经常会提出一些“疯狂的点子”,例如绿色荧光蛋白(GFP)能够吸收紫外线,因此可以用作防晒霜,张峰尝试着将GFP厚厚地涂在一层DNA上,发现GFP真的能够防止DNA受到紫外线的损伤。这样一些神奇的经历加深了张锋对生物学的兴趣,他参与的一些科研项目也帮他获得了很多科学活动的大奖,2000年,他获得Intel Science Talent Search第三名。(Intel 奖在美国享有盛誉,据称获得该项奖的人有8名后来都获得了诺贝尔奖,包括钱永健在内,被称为诺贝尔奖的摇篮。)

牛刀小试的博士生活:

从光遗传到CRISPR

高中后,张锋没有选择自己已有所成就的分子生物学,而是考进哈佛化学及物理专业,因为他认为分子生物学虽然每天都有令人振奋的新进展,但是物理和化学的基础原理更稳定,他需要为自己今后的学术道路打好基础,小编想说一句,不愧是搞科研的,脑子清爽。

在哈佛本科学习期间,他遇到另一个华裔科研牛人庄晓威,获得她的赏识,进入她的实验室。2004年,本科毕业后,张锋申请了斯坦福大学研究生,据说他本想师从诺奖得主朱棣文,却阴差阳错碰到了Karl Deisseroth,通过短暂沟通了解到Deisseroth的课题(Deisseroth当时在进军一个全新的领域——光遗传技术,利用光学刺激和来自水藻的光敏感蛋白精密控制大脑神经元活动,这将为最终理解大脑如何工作,如何产生意识和情感,以及如何在神经退行性疾病中发生障碍提供了强有力的工具),并对其课题产生浓厚兴趣,而恰好Deisseroth对张锋在化学和物理方面的坚实基础产生好感,他尽力说服张锋加入自己新建的实验室。

就这样,张锋进入Deisseroth的实验室,开始他的博士生涯,也让他在光遗传学方面立下了汗马功劳,获得2012年Per-UNC Neuroscience Prize 和2014年Alan T.Waterman Award.

2011年,博士毕业后,张锋作为研究员身份入职麻省理工学院,此后,他先后进入McGovern Institute for Brain Research 和Broad Institute of MIT and Harvard 两所顶级研究机构,并建立了自己的实验室,在这里,他完成了他的巅峰之作——CRISPR/Cas技术的改进。

在来到麻省的一个月后,张锋在一次偶然的机会中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,当时,已有少数的研究团队开始利用CRISPR/Cas来靶向基因组的一些精准区域,但还没有人把它用作调整基因组的工具,而张锋敏锐地意识到这一领域的潜力,他在短时间内吸收吸收前人的研究成果,改进了CRISPR/Cas,证实了它在人类细胞中起到的基因编辑作用,开启了基因编辑在多领域的广泛应用。

基于CRISPR/Cas数以百亿的商业前景,2013年,张锋创立了Editas Medicine公司,并在2014年4月15日抢先获得了CRISPR首个专利。专利包括在真核细胞或者任何细胞有细胞核的物种中使用CRISPR, 说明张锋几乎可以控制所有与CRISPR的重要商业上的应用。

沸沸扬扬的专利之争:

初创还是应用?

科学界已经普遍承认,CRISPR可能是20世纪70年代生物技术时代开启以来发现的最为重要的基因工程技术,科学家们已经证实它可以在小鼠的肌肉萎缩、罕见肝脏疾病等多方面的功能,然而,和CRISPR紧密联系在一起的,除了张锋之外,还有另外两名高颜值女神科学家——Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier.


学术界认为虽然张锋挖掘了CRISPR基因编辑技术在真核细胞中起作用的潜力,开拓了这一领域的研究风潮,但是Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier真正推动了CRISPR编辑的发展,她们在CRISPR/Cas9开拓性工作获得了极大的认可,她们获得了2014年11月份颁发的The Breakthrough Prize in Life Sciences,而张锋并没有共享到这一奖项。同样在2015年9月24日揭晓的路透社引文桂冠奖将两位女科学家列为诺贝尔奖候选人,张锋不在其中,然而今年张锋终于列入了路透社的诺贝尔奖预测名单。

虽然CRISPR/Cas9已经很优秀,张锋并没有放弃对它的完美追求和开创性探索,2015年他又发现了一种新的更为高效的基因编辑系统CRISPR/Cpf1,2016年发表多篇论文。

然而基因编辑之所以是一项伟大的技术,并不在于实验室里。“医学遗传学已经发展了很多年。我们知道,有时候一个基因变异就可能产生严重的后果,比如镰状细胞性贫血或囊胞性纤维症,就是由单基因变异引起的疾病。未来,我们有可能治愈它们。我们能够从一个患有镰状细胞性贫血的成人血液中抽出细胞,去除变异基因,再把它们放回病人体内。这是我为之兴奋的事情,我正在为此奋斗。我希望我能够用基因编辑,继续发展新技术,这样我们就能用它来治疗疾病,物尽其用。”而正是张锋开启这一领域的广泛应用的时代。而诺贝尔奖也是侧重奖励那些给人类生活带来广泛影响的科学创新。

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