P****R 发帖数: 22479 | 1 1. crispre初现
1987年,日本学者Yoshizumi Ishino小组在分析大肠杆菌iap基因及周边序列时偶然发现
了一段位于3’端存在含有29个核苷酸高度同源重复序列,它们被含32个核苷酸的序列间
隔开,这是crispre的开端。
2. crispre复现及其功能发现
然而日本人发现的这个重复序列有什么生物学意义,当时没有人知道,但
Yoshizumi Ishino没有深入研究,只是将它作为一个有意思现象发表了,也没有引起学
术界的重视和跟进研究。这个自然现象就这么默默无闻的躺在那里睡大觉了。一晃十多
年过去了,2000年西班牙的微生物学家Francisco Mojica对嗜盐菌Haloferax
mediterranei基因组序列进行分析时发现这种有规律的重复序列,这引起了他的重视和
进一步研究,结果显示这段序列在细菌和古细菌中广泛存在。2002年,荷兰学者Jansen
等通过生物信息学分析发现了与crispre偶联蛋白Cas。cas蛋白质大多为核酸相关蛋白
(可以切割DNA),且只有在CRISPR结构的基因组中存在。Jansen与Mojica将该系统命名
为CRISPR-Cas系统CRISPR/cas(Clustered regularly interspaced short palindromic
repeats)。结构决定功能,这个重复结构到底有什么功能?2005年,Mojica等3个独
立的小组通过生物学信息分析表明CRISPR的间隔序列spacer是外源DNA来源的,于是大
家想到这可能对外来DNA具有免疫防御作用。2007年Horvath小组的Streptococcus
thermophilus的实验证实了这一猜想。
3.crispre相关蛋白的发现
2008年,荷兰学者van der Oost小组发现CRISPR结构的转录本会被CasE蛋白切割成大量
crRNA小分子,每个crRNA携带一个间隔序列RNA作为向导序列,指导Cas蛋白切割与其具
有同源序列的噬菌体,因此推测CRISPR免疫的靶标分子是DNA。2010年,Moineau小组对
嗜热链球菌Ⅱ型CRISPR系统进行研究,确定了该系统对外源质粒双链DNA上精确的切割
位点,并且确认Cas9是介导靶序列切割所需的唯一蛋白。因此,到2010年对CRISPR-Cas
系统免疫功能的作用机制已有了确切的认识,这为利用该系统发展基因编辑技术奠定了
基础,就等大神出场了。
4. crispre/cas9基因编辑技术的形成
2011年,大神Charpentier出场了,该小组身手不凡,一开始就对酿脓链球菌Ⅱ型
CRISPR-Cas系统进行了更加详细的深入的实验研究,他们发现在crRNA加工过程中一个
关键的RNA组分反式激活crRNA(tracrRNA)。tracrRNA与crRNA序列匹配,可以在Cas9
的帮助下招募RNaseⅢ对crRNA进行加工从而生成成熟的crRNA。他们的实验证实CRISPR
核酸酶系统至少需要Cas9蛋白、成熟crRNA及tracrRNA。2012年,Charpentier和Doudna
实验室合作,强强联合激发了更快更强效应。他们对该系统进行了简化,将tracrRNA与
crRNA嵌合成一条单链向导sgRNA,只需sgRNA和Cas9蛋白两个组分即可靶向特定的序列
,至此crispre/cas9这种高效简单的基因组编辑技术形成了。
5. crispre/cas9应用的扩展
2013年,张锋实验室和Church实验室几乎同时将该技术应用于真核生物的基因组编辑。
这两篇文章开启了CRISPR/cas9编辑真核生物细胞的新时代,意味着该技术可以应用于
人类癌症等疾病的治疗。
6. 谁是功劳最大者?诺贝尔奖应该发给谁?
从上面的分析可知,在 crispre/cas9基因编辑的形成过程中,大师云集,大家各显神
通,为该技术的诞生费尽了心血,但诺贝尔奖只会授予三人,到底谁是功劳最大者,这
考验着诺贝尔奖评审者的眼力和智慧。让我们从头分析,日本学者Yoshizumi Ishino是
最早发现该序列学者,是最原创者。西班牙的微生物学家Francisco Mojica最先认识到
crispre的重要性,从结构到功能Mojica的贡献卓越。张峰和Church把该技术扩展到了
人类疾病的应用,而且张峰在crispre专利争夺战中一举获胜,其对crispre基因编辑贡
献卓著。但与Charpentier和Doudna相比,都不是最关键最核心的贡献。看来诺贝尔奖
不是授予初创者,也不是扩展者,而是授予最关键最核心者。在此,关键核心贡献似乎
大于优先权。
巾帼双雄,这是诺贝尔奖史上第一次两位女性双双获得同一奖,又一次谱写了诺贝尔奖
传奇! |
P****R 发帖数: 22479 | 2 发现CRISPR对这次颁奖没有太多关心,而是这个发现带来的应用。
第一发现应用的是两位女将 |
P****R 发帖数: 22479 | 3 两个关键问题
1、Doudna、Charpentier与张锋的贡献分别是什么?大小如何?
杜德纳等在全球首次报道运用CRISPR-Cas9系统在活细胞中进行DNA编辑,但是没有在真
核细胞中进行实验。
张锋团队则是全球首次将CRISPR基因编辑技术在真核细胞中得以实现,一般认为,他主
导开发的lenti CRISPR v2是目前全球使用最广泛的CRISPR工具。在真核细胞中进行基
因编辑是基因编辑临床应用必经之路。
总的来说,张锋的贡献当然很大,但更多的是技术层面,而非原理层面。
2、 诺奖采用三人规则,如果今年有第三个得奖人,会不会是张锋?
回答是也不太可能。
理由:
张锋没有获奖最可能原因未必是他不是原理发现者而是技术改良者。钱永健和Martin
Chalfie获得2008年诺贝尔奖。2008年三名获奖者中,下村修是发现分离GFP(绿色荧光
蛋白质)的人,而钱永健对下村修的发现进行改良,Martin Chalfie把GFP投入生物研
究应用。钱永健作为改良者,同样可以获奖。张锋未能获奖,很可能的原因是诺奖目前
限制得奖人数为三人。
张锋是mammalian cell CRISPR技术的最早一批开发者之一,George Church也是。实际
上,两人相关论文在同一期Science上发表。目前诺奖不给四个人,所以只能理论贡献
最大的Doudna和Charpentier得奖,否则张锋与George Church之间难以抉择。类似理由
可以用于解释为什么没有将同样有重大理论贡献的CRISPR技术发掘者和命名者,西班牙
微生物学教授弗朗西斯·莫西卡Francisco Mojica、立陶宛维尔纽斯大学Virginijus
Siksnys纳入本次得奖者名单。
进一步地,Virginijus Šikšnys的贡献和卡彭蒂耶、杜德纳一个层面,属于
原理与理论的贡献,因此,即使有第三个人获奖,也应该是弗朗西斯·莫西卡或者
Virginijus Siksnys。实际上,2018年卡彭蒂耶、杜德纳和 Virginijus Šik
353;nys三人行,荣获2018年度卡弗里纳米科学奖,以表彰他们为CRISPR基因编辑技术
作出的杰出贡献。当然,如果未来张锋团队在CRISPR技术的临床应用方面取得显著贡献
,那么张锋还有机会获得诺贝尔生理与医学奖。
博主以为,理论研究重要,但大规模应用,治疗很多人的疾病,改变他们的命运,同样
是诺奖级的贡献,正如屠呦呦一样。2020年3月,张锋团队完成世界上首个在人体内使
用的CRISPR疗法,治疗Leber先天性黑矇病10(LCA10)。通过视网膜下注射,将基因编
辑系统递送到感光细胞中,当感光细胞表达基因编辑系统时,gRNA指导的基因编辑可以
消除或者逆转CEP290基因上致病的IVS26突变,从而改善感光细胞功能,为患者带来临
床益处。另外,张锋已经获得多个国际学术大奖,如“小诺贝尔奖”加拿大盖尔德纳奖
、加贝奖(Jacob and Louise Gabbay Award)、阿尔伯尼生物医学奖、唐奖等,已经得
到学术界足够认可。张锋还持有CRISPR在真核细胞上应用的专利,商业前景巨大,所以
张锋得诺奖当然是好事情,没有得,虽然有遗憾,但也已经得到足够认可。 |
P****R 发帖数: 22479 | 4 启示:原创性论文,第一个发出来比发高影响因子期刊更重要
立陶宛维尔纽斯大学Virginijus Šikšnys很可能非常郁闷,因为明明投稿在
Doudna和Charpentier之前,但运气太差,连续被两次拒稿,否则卡彭蒂耶和杜德纳的
论文就只能居第二。
2011年或者2012年的某个时间,Virginijus Šikšnys突破性论文第一次向
Cell投稿,被拒,第二次向Nature投稿,又被拒,第三次向美国国家科学院学报PNAS投
稿,终于被录用,但Virginijus Šikšnys的论文在PNAS公开发表时,已经比
Doudna、Charpentier发表在《科学》杂志的论文晚了几个月。
不知道Virginijus Šikšnys有没有和俄罗斯数学家佩雷尔曼一样,先在预印
本中提交论文, 以确保优先权,比如生物学著名的bioRxiv预印本。
由于期刊评审慢,而且很可能被拒稿,从而使得发表周期延长,因此,为了争夺优先权
,最佳策略是首先在具有DOI编码的预印本中提交论文,再投稿,甚至可以先向能够以
最快速度发表的普通期刊投稿,先公开发表,公开发表后,再向业界权威推介自己的工
作,以最大可能确保优先权。 |
s*****r 发帖数: 11545 | |
P****R 发帖数: 22479 | 6 一点都不冤枉
瑞典人私下已经同日本人/西班牙人谈妥了,明年发生物学炸药奖给他们两个。
张峰还是没戏。
【在 s*****r 的大作中提到】 : 这样说来我觉得西班牙那个才算冤
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