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改写生命密码：诺奖所说的“基因剪刀”究竟是什么？( 六 )


改写生命密码：诺奖所说的“基因剪刀”究竟是什么？
本文插图
CRISPR-Cas9催化的DNA切割是可以调控的 。
然后 ， 我们静静地等待着结果 。 当我们站在实验室的电脑前 ， 马丁跟我细细讲解GFP实验数据的时候 ， 我看到了一张漂亮的凝胶扫描图 。 果然 ， 所有的GFP基因都在预期的位点被切开了 。 每一条单链RNA分子都像预期的那样工作了 ， 在水母的GFP基因里锁定了预期的靶点 ， 与Cas9合作完成了精确切割 。
改写生命密码：新技术可以用来编辑任何基因组
我们做到了！在很短的时间里 ， 我们构建并验证了一项新技术 。 在锌指核酸酶和TALEN蛋白的研究基础上 ， 这项新技术可以用来编辑基因组?任何基因组 ， 而不仅仅是噬菌体 。 利用细菌的第五种防御系统 ， 我们找到了改写生命密码的办法 。
那天晚上 ， 我在厨房里做饭的时候 ， 脑海中仍然闪现着这些微小分子的图像 ， 它们在翩翩起舞：Cas9和向导RNA在细菌体内盘旋 ， 寻找配对的DNA碱基 。 忽然 ， 我情不自禁地笑出声来 。 细菌用这种方式来寻找并摧毁噬菌体 ， 何其精妙！而我们能把这个如此根本的生物学过程改造并用于完全不同的目的 ， 又是何其不可思议！这是一段纯粹的欢乐时光 ， 一段愉快的发现之旅?这种感觉 ， 正像是多年之前我在赫姆斯实验室的感受 。
2012年6月 ， 埃马纽埃尔和克日什托夫来伯克利参加一个学术研讨会 ， 这让马丁和我有机会跟他们再次团聚 。 说来难以置信 ， 虽然我们的合作进展如此之快 ， 我们的交流基本上都在虚拟世界 。 经过无数次电话、视频和邮件讨论 ， 我们终于坐在我伯克利的办公室里 ， 为这次短暂但成果丰硕的合作而感到惊叹 。
埃马纽埃尔和克日什托夫这次来 ， 是为了参加第五届CRISPR研讨会 。 这次会议共有来自世界各地二三十位研究人员参加 ， 大多数来自食品科学和微生物学领域 ， 因为当时CRISPR还没有引起更大范围科学同人的关注 。 从2002年到2012年 ， 这个领域里只有几百篇文献 。 不过 ， 我们知道 ， 情况很快会发生变化 。 这次会议可以说恰逢其时 。 一方面 ， 我们可以跟其他同行交流工作进展；另一方面 ， 过去的几周 ， 工作进展如此迅速 ， 我们的精神高度紧张 ， 我们也需要放松一下 。 完成了GFP实验 ， 我们决定让这个项目尽快收官 ， 完成一篇研究论文 。
在马丁和克日什托夫即将完成实验 ， 异国他乡的合作者启程来伯克利之际 ， 埃马纽埃尔和我就动笔了 。 我们的论文主要集中于阐释CRISPR在化脓链球菌里对抗病毒的防御机制 ， 但是我们也想指出实验结果的深远影响 。 在论文的摘要部分 ， 我们特地写了一句话 ， 指出了这种可以切割DNA的酶对于基因编辑的用处 。
此外 ， 在文章的结论部分 ， 我们也点明了CRISPR在其他细胞类型中的应用潜力 。 提及了锌指核酸酶和TALENs之后 ， 我们总结道：“基于Cas9蛋白质和定制RNA ， 我们开发了一套新的方法 ， 它在基因靶向定位和基因编辑上有极大潜力 。 ”
2012年6月8日 ， 一个明媚的周五 ， 当天下午 ， 我在电脑上正式向《科学》杂志提交了论文 。 20天后 ， 它在线发表了 。
世界从此而不同?不仅对我和合作者而言 ， 也不仅仅对生物学领域而言 。 然而 ， 在那一刻 ， 我昂扬的情绪荡然无存 ， 反倒感到从未有过的疲惫 。 我感觉自己好像在电脑前连续坐了好几个星期了 ， 于是站起身来?略感到一丝晕眩 ， 踱步走出斯坦利楼 。 伯克利的校园绿意盎然 ， 楼前圆形水池外的草地上空空荡荡 。 一个月前 ， 春季学期结束了 ， 往日熙熙攘攘的校园 ， 现在安静得似乎有点不寻常 。 当然 ， 回头来看 ， 这不过是暴风雨来临前的平静 。
作者丨[美]詹尼佛·A.杜德娜 赛缪尔·H.斯坦伯格
摘编丨安也


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