1篇Nature、1項醫學大獎！大神張鋒又開掛了……

5位CRISPR科學家包攬「大獎」

8月15日，美國最著名的醫學大獎—— Albany Medical Center Prize in Medicine and Biomedical Research 的2017年獲獎名單揭曉。包括張鋒、Jennifer Doudna、Emmanuelle Charpentier在內的5位科學家斬獲該獎，以表彰他們在舉世矚目的基因編輯系統的發現與發展中做出的貢獻。

圖片來源：The Albany Medical Center Prize官網

該獎的官網稱，基因編輯技術CRISPR-Cas9被譽為「世紀發現」，革新了生物醫學研究，並為基因疾病以及其它疾病的治療帶來了新的希望。

除了前文提到的3位大家比較熟悉的科學家外，另外兩名獲獎者分別是美國洛克菲勒大學副教授Luciano Marraffini博士以及西班牙阿利坎特大學微生物學副教授Francisco J.M. Mojica博士。

The Albany Medical Center Prize（以下簡稱Albany獎）設立於2000年，截至目前共有38位科學家榮獲該獎。今年是獲獎人數最多的一年。據悉，Albany獎曾授予3位先前的諾貝爾獎獲得者，同時，還有5名科學家在獲得了Albany獎後又榮獲了諾貝爾獎，包括幹細胞科學家山中伸彌、發現端粒分子特性的Elizabeth Blackburn等。

圖片來源：The Albany Medical Center Prize官網

在獲得Albany獎的38位科學家名單中，筆者看到了華人學者謝曉亮的身影。他在2015年因成像和測序方面的貢獻榮獲該獎。此外，2010年，Broad研究所的主席兼主任Eric S. Lander也榮獲了該獎。之所以提到這位基因組測序先驅，是因為8月11日，他與張鋒大神以共同通訊作者的身份在Nature上發表了一項與CRISPR有關的新成果（論文題目：Genome-scale activation screen identifies a lncRNA locus regulating a gene neighbourhood）。

圖片來源：Nature

最新Nature：利用CRISPR鑒定出關鍵的lncRNA

近幾年以CRISPR-Cas9為代表的基因組編輯技術讓直接在高等生物體內進行基因的功能篩選成為可能。然而，蛋白編碼基因僅佔3%不到的基因組，研究者發現越來越多的非編碼元件在生命活動中發揮極其重要的作用，比如非編碼RNA、特別是長非編碼RNA（long noncoding RNAs，lncRNA）的異常與癌症等很多疾病的發生髮展相關。遺憾的是，在已經注釋的超過兩萬多lncRNA中，絕大部分長非編碼RNA的功能是未知的。如何實現這類基因組元件的功能篩選已經成為當前的研究熱點。

在這一研究中，科學家們開發了一種基因組規模的CRISPR–Cas9激活篩選（CRISPR–Cas9 activation screen），能夠靶向超過10,000 lncRNA轉錄起始點，以識別影響表型的非編碼位點。

利用這種篩選方法，研究人員找到了11個lncRNA位點，通過招募激活劑（recruitment of an activator），在人類黑色素瘤細胞中調節對BRAF抑製劑的耐藥性。此外，研究發現，大多數候選位點似乎是調節附近的基因。對其中一個被稱為EMICERI進行詳細分析發現，它的轉錄激活導致了4個相鄰的蛋白編碼基因的劑量依賴性激活（dosage-dependent activation），其中一個基因與耐藥性表型有關。

總結來說，該研究提出了一個基於CRISPR的工具包。利用這一篩選工具，科學家們能夠系統性的發現非編碼位點的功能，並闡明它們在在基因調控和細胞功能中的多種作用。

看到這項研究，小編不禁想到去年10月發表在Nature Biotechnology雜誌上一篇題為「Genome-scale deletion screening of human long non-coding RNAs using a paired-guide RNA CRISPR–Cas9 library」的論文。

在這一研究中，北京大學生命科學學院魏文勝研究組和哈佛大學公共衛生學院劉小樂研究組合作，建立了paired-guide RNA（pgRNA）文庫的構建方法，通過pgRNA引入的基因組大片段刪除來破壞lncRNA表達及功能，並由慢病毒介導在多個癌細胞系中實現了功能篩選，從～12,000 pgRNA的CRISPR文庫中成功鑒定出正向及負向調控癌細胞增殖的lncRNA。

圖片來源：網路

張鋒大神近期連發重要成果

回到本文的「主角」張鋒大神身上。除上述Nature外，近期張鋒還參與發表了一系列關於CRISPR的重要成果。

Nature Communications：CRISPR-Cas9成功阻止小鼠視網膜的血管生成

7月24日，在線發表於Nature Communications雜誌上題為「Genome editing abrogates angiogenesis in vivo」的研究中，來自哈佛醫學院等機構的科學家們利用基因編輯技術CRISPR-Cas9成功阻止了小鼠視網膜的血管生成（angiogenesis）。張鋒是這一研究的共同作者。

Nature Medicine：想用「魔剪」CRISPR治療人類疾病，沒那麼簡單

7 月31日，發表在Nature Medicine上題為「Implications of human genetic variation in CRISPR-based therapeutic genome editing」的研究中，張鋒等科學家發現，我們DNA中的天然差異可能會通過阻礙Cas9酶作用於正確的基因目標，從而削弱CRISPR技術精準編輯人類基因組的能力。對這一問題嚴重程度的分析將對如何在臨床試驗中測試基因組編輯技術，以及是否這類技術能夠被廣泛應用產生重要的影響。

作者們認為，包括GUIDE-seq、CIRCLE-seq等在內的一些篩選策略能夠揭示CRISPR系統中RNA導向的核酸酶的脫靶切割活性，應該被用於尋找針對特定疾病的、最好的導向RNA和內切酶組合（guide RNA–enzyme combination）。他們強調，全基因組測序將對匹配患者遺傳變異和最有效導向RNA至關重要。

Nature：鑒定癌症免疫療法的關鍵基因

另一項比較受關注的成果於8月7日以「Identification of essential genes for cancer immunotherapy」為題發表在Nature雜誌上。該研究中，科學家們藉助魔剪CRISSPR鑒定出了癌症免疫療法的關鍵基因。

利用黑色素瘤細胞系進行研究，研究人員使用了CRISPR基因編輯技術來敲除或讓腫瘤細胞中的單個基因停止表達。通過敲除人類基因組中每一個已知的蛋白編碼基因，然後檢測修飾的黑色素瘤細胞對T細胞的反應能力，他們發現了100多個基因可能起到促進T細胞破壞腫瘤的作用。張鋒是這篇論文的共同作者。

圖片來源：Science

小結

革命性基因編輯技術的發展不僅讓CRISPR先驅們不斷斬獲各類大獎，更是推動了生物醫學領域多個方向的發展。近期被刷屏的「編輯人類胚胎成功實現單基因遺傳病的突變基因安全修復的Nature論文」以及「突破異種移植難題的Science論文」都與這把魔剪密切相關。希望有更多的成果讓人們對用魔剪治療人類疾病的期待變為現實。

參考資料：

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