科学|诺贝尔化学奖:发明“基因剪刀”开创基因工程,两名女学者折桂


_本文原题:诺贝尔化学奖:发明“基因剪刀”开创基因工程 , 两名女学者折桂
诺贝尔委员会10月7日 , 公布2020年化学奖得主 , 由卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier) , 及杜德纳(Jennifer Doudna)获得 , 以表扬他们在开创基因工程的成就 。

科学|诺贝尔化学奖:发明“基因剪刀”开创基因工程,两名女学者折桂
本文插图
瑞典皇家科学院(the Royal Swedish Academy of Sciences)颁发奖项 , 2020年化学奖由法国微生物学及遗传学家卡彭蒂耶 , 与美国生物学家杜德纳获得 。
基因是生物最基本的遗传单位 , 可视为构成地球所有生命“说明书”的材料 。 由不同基因组合“写成”的说明书指示着各种蛋白质的生产及运作 , 最终构成不同细胞、不同生物 , 人类亦不例外 。
要研究不同基因组合 , 也就是生命内部的运作原理 , 往往需要通过修改基因实现 , 但这在过去是一个非常耗时且困难的工作 。 这两名科学家发明的“CRISPR / Cas9”基因剪刀(一般简称CRISPR 剪刀) , 成功解决这个问题 , 开拓基因工程的大门 。

科学|诺贝尔化学奖:发明“基因剪刀”开创基因工程,两名女学者折桂
本文插图
从细菌击退病毒机制意外发现“基因剪刀”
CRISPR的发现 , 是来自细菌 。 卡彭蒂耶在研究一种会致病的化脓链球菌时 , 发现一种未知的「tracrRNA」分子 。 经进一步的研究 , 发现原来这是来自细菌的远古防御机制 , 用以击退入侵的病毒 。
病毒会攻击细胞 , 细菌亦不例外 , 细菌其实也是病毒的攻击目标 。 但细菌不是人类 , 没有复杂的免疫系统 , 因此细菌演化出一种独特的防御机制———CRISPR 。 细菌会把入侵病毒的基因放到CRISPR中 , 再由名为Cas9的蛋白质辨别病毒的基因 , Cas9后会协助侦察细菌内的DNA , 是否隐藏着病毒的DNA片段 , 若找到则直接拆除 。 这种机制可成功让细菌阻截病毒复制 , 让细菌击退病毒 。
但在卡彭蒂耶与的杜德纳进一步的研究下 , 发现这个机制不只可以用来对付病毒 , CRISPR / Cas9事实对任何基因片段均可辨识及起反应 。 也就是说只要给予CRISPR / Cas9辨认一组基因 , 它便可协助在DNA中 , 找出相应基因 , 如剪刀一样给剪出来 , 而且非常精准 , 毫无差错 。
【科学|诺贝尔化学奖:发明“基因剪刀”开创基因工程,两名女学者折桂】这个发现让大大提升基因工程的效率和准确度 , 为往后研究带来重大贡献 , 同时让基因改造成为可能 。 如开发能够抵抗霉菌、病虫等的农作物、治疗疾病等等 , 开拓基因工程的大门 。

科学|诺贝尔化学奖:发明“基因剪刀”开创基因工程,两名女学者折桂
本文插图
回顾诺贝尔化学奖
发明炸药致富的瑞典化学家诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel)1895年11月27日 , 立下遗嘱 , 以奖金表扬对人类有卓越贡献者 。 诺贝尔奖化学奖迄今已颁发111次、合计184人获奖 , 但获奖女性仅5人 。
这个奖项2019年由德裔美籍化学家古迪纳夫(John Goodenough)、英国学者惠廷厄姆(M. Stanley Whittingham) , 以及日本化学家吉野彰分享 , 以表扬他们对锂离子电池的研究 。 当年已届97岁的古迪纳夫更打破了2018年物理学奖得主阿什基恩(Arthur Ashkin)的纪录 , 成为最年长诺贝尔得奖者 。
诺贝尔委员会表扬三人对于锂离子电池发展的贡献 , 并指锂离子电池为人类生命带来革命性转变 。 委员会指出 , 这种可充电电池为众多无线电子零件 , 例如手提电话和手提电脑等奠下基础;同时以电动汽车为例 , 指锂电池使无化石燃料的世界变得可能 。