这位“基因剪刀手”,有望冲击诺奖

2017-02-08 06:00 · brenda

去年11月6日,STAT网站(美国一个报道前沿健康、医药领域研究的媒体平台)上一篇专访张锋的文章,资深科学作者SHARON BEGLEY这么描述张锋的一个生活场景,对于张锋在将来获得诺奖的希望,她用了“双重希望”这样的表述。


日前,美国麻省理工学院(MIT)理学院(School of Science)宣布晋升五位副教授为终身教授,其中包括年仅34岁的著名华人科学家张锋。

在美国麻省理工学院历史上,钱学森在35岁时晋升为终身教授,并曾在很长的一段时间里,保持着MIT最年轻华人终身教授的纪录。

张锋如今打破钱学森的纪录,成为MIT历史上最年轻的华人终身教授。

这位1982年出生于河北石家庄的科学家,绝对是一位生物学天才,就连娱乐界的偶像级人物王力宏都曾在微博上力挺,并被视为有很大希望冲击诺贝尔奖的科学家。

那么,他取得了哪些了不得的成就?

被誉为“最具潜力”生物学家

“双重希望”拿诺贝尔奖

“当一盘凤爪放到桌上,小女孩用筷子兴奋地敲了敲面前的碗。在波士顿唐人街这个吵闹的饭店里,没有人会多看一眼小妹妹边上,那个穿着POLO衫、牛仔裤,正和自己的女儿、妻子和母亲一起吃点心的男人。

没有人会猜得出这个叫张锋的34岁男人,在生物科学界被认为 同辈中最具有潜力的生物学家之一 。”

这是去年11月6日,STAT网站(美国一个报道前沿健康、医药领域研究的媒体平台)上一篇专访张锋的文章,资深科学作者SHARON BEGLEY这么描述张锋的一个生活场景,对于张锋在将来获得诺奖的希望,她用了“双重希望”这样的表述。

张锋1982年出生于河北石家庄,1994年随父母移民到美国爱荷华州。据公益学术交流平台“知社学术圈”报道,从少年时代开始,他就和生命科学研究结缘了。

报道说,12岁那年,张锋在一堂分子生物学课上观看了电影《侏罗纪公园》。老师观察到他对恐龙及生物工程表现出超乎寻常的兴趣。

不久后,这位老师帮张锋在当地的人类基因治疗研究实验室找到了一份志愿者的工作。此后,他每天放学以后都会到实验室参与一些分子生物学的工作。

实验室导师进一步激发了他对生物学的好奇。比如,导师告诉他,绿色荧光蛋白(GFP)能够吸收紫外线,因此可以用作防晒霜。当张锋将GFP厚厚地涂在一层DNA之上时,他发现GFP真的能够防止DNA受到紫外线的损伤。这加深了他在生物学方面的兴趣。

而中学时代参与的一些科研项目也帮他赢得了很多科学活动的大奖,特别是在2000年的Intel Science Talent Search(英特尔科学人才探索奖),张锋获得第三名。

这项享有盛誉的科学大赛起源于1942年,面向所有美国高中生,有“小诺贝尔奖”之称。目前已有8名获奖者后来摘得诺贝尔奖,其中就包括钱学森的堂侄钱永健教授,他在1968年15岁时获得该奖。

现在,张锋也被认为是冲击诺奖热门人选。

一年多前曾接受钱报采访

这是一个怎样的“基因剪刀手”

有望敲开诺奖大门的是张锋在CRISPR/Cas用于基因编辑方面的突破性成就,这让他在业界赢得了巨大的声誉和关注。

钱报记者曾在2015年,通过邮件联系张锋教授,当时他回复表示自己正在实验过程中,他的媒体联络助手Paul Goldsmith回复了记者关于CRISPR/Cas系统的采访内容。

CRISPR是一个简称,直译成中文是“成簇的规律间隔短回文重复序列”。

事情要从细菌讲起。CRISPR Cas系统,是多数细菌用来保护自己的防御机制。通过这一套系统,细菌可以识别并降解来自病毒的DNA,从而阻止病毒的感染和复制。几千年来,细菌没有消炎药吃,都是这么保护自己的。

5年多前,人类才搞清楚这个机制。2012年,两位女科学家杜布拉和卡彭蒂耶在《科学》杂志上发表论文指出:细菌用来对抗病毒的系统,叫做CRISPR-Cas9系统,可以作为简单、灵活的基因组编辑工具。

什么是基因编辑工具呢?

相当于一把修剪基因的剪刀。在基因编辑工具应用之前,研究基因的“剪刀”,基本是盲剪,但是CRISPR-Cas9系统可以准确地识别特定区域的问题基因,并且进行修复的工具。

2014年3月,首个人类基因活动的全图谱问世,这组基因图谱从全局的角度揭示了人体内不同细胞中,调控2万多个基因表达的复杂网络。

但是这2万多个基因的身份、功能、彼此之间的关系,还搞不清。这就需要生物科学家通过敲除(去掉)某一个基因的方法,来看看生物体会发生什么变化,从而判断它们各自的职能和联动的方式。

有这把基因编辑“剪刀”之前,做基因敲除,在技术上非常难操作,在经济和时间、精力的花费都非常大。敲除小动物的一个基因,需要高技术操作半年,价格在10万元人民币。

CRISPR-Cas9技术面世后,这把基因“剪刀”只要半个小时,就能完成一个目标基因的敲除,还非常廉价。

而张锋教授,正是这把基因“剪刀”真正研制者之一,并且使它能够用于任何生物的基因编辑。

这个系统可以迅速地定位问题基因,并且进行敲除。然后科学家可以再次利用这把“剪刀”,对被敲除的基因进行修复,最终用于治疗疾病。

目前,在实验室里,这把“剪刀”已经能够通过剪辑,帮助人类细胞抵抗艾滋病病毒;治愈肌肉发育不良、白内障、遗传肝病的小鼠。

1982年10月22日出生在河北省石家庄市,1994年随家人移民到美国。

2004年获得哈佛大学化学与物理学学士学位、2009年获得斯坦福大学化学及生物工程博士学位。

2011年加入MIT,同时在麦戈文脑科学研究所(McGovern Institute)大脑与认知科学部门,以及博德研究所(Broad Institute)从事科研工作。

2013年,他的实验室开发出创新性CRISPR/Cas系统,大幅度提高了编辑基因的可靠性和效率,引起国际关注,因其突破性的研究成果,他获得了众多荣誉。

2014年,张锋被《自然》杂志评选为2013年年度十大科学人物之一,2015年获得“年度波士顿人”提名,2016年3月获得加拿大盖尔德纳国际奖。

关键词: 基因 张峰