故事的最後，韓春雨沒能攜NgAgo幹掉基因魔剪CRISPR

科技 08-03

2016年，韓春雨聲名鵲起。

5月2日，《自然》雜誌在線發表了他的基因編輯技術NgAgo。這一技術的效率之高，足以媲美已有「基因魔剪」美譽的CRISPR/Cas9，另外，NgAgo有望以一個目標序列進行基因編輯，而Cas9不僅需要目標序列，還需要另外一個附近的識別（PAM）序列。

這是一個技驚四座的亮相。

而之後，事件的走向堪稱一波未平一波又起，直到8月3日，韓春雨撤稿，《自然-生物技術》也發表了題為「是該數據說話的時候了」的社論。故事似乎塵埃落定。

在這個並不happy的ending里，

曾被冠以「諾獎級成果」的NgAgo技術，仍然沒有撼動CRISPR/Cas9的江湖地位。

文 / 趙瞭鮑傑郭曉強

CRISPR是何方神聖？

它是clustered regularly interspaced short palindromic repeats （成簇規律間隔短迴文重複）的首字母縮寫。

其實，CRISPR已有數億年的歷史了。它起初是細菌抵禦病毒的一種機制。病毒這種不速之客懶得構造自己的複製系統，喜歡把它們的遺傳基因片段插入到細菌的細胞內。當細菌受到病毒的感染時就會進行反擊，用一段DNA片段包圍住入侵的病毒DNA片段，然後將這段病毒DNA片段從自己的基因序列上切出去。

雖然細菌進化出這種聰明的反擊機制的歷史如此悠久，但直到最近才被人類知曉。

2012年，杜德娜和卡爾龐捷優化了CRISPR系統，使它更標準、更方便，而且證明了不僅僅是細菌，任何來源的DNA都可以進行CRISPR操作。這是一項真正的顛覆性技術。

數月之後，張鋒證明CRISPR技術可以應用於人類DNA的操作。這些工作使遺傳學一夜之內被改寫。現在，至少在理論上，科學家可以利用這個新工具對任何基因組進行前所未有的操作：刪除、添加，甚至插入幾組全新的DNA片段。

現在，CRISPR已經製造出了第一種無法變褐的蘑菇，第一批由DNA增強型細胞產生的有漫畫里一樣強壯肌肉的狗，還有一系列正待走向市場的優質農作物。有人甚至利用CRISPR技術培育了可以抵抗瘧疾和寨卡病毒的蚊子。

未來，CRISPR還能做什麼？

美國賓夕法尼亞州立大學卡爾·朱恩博士正在做一項雄心勃勃的研究項目：用頗具爭議的CRISPR基因編輯工具治療18位晚期癌症患者。

朱恩說：「早期的基因修補嘗試就像在黑暗中飛翔。有了CRISPR之後，我決定在人身體上嘗試一下。」朱恩的實驗是CRISPR技術在人體上的首次嘗試，同時也是迄今為止對人體基因組進行的最大規模的基因操作。朱恩的18位實驗患者將成為世界上第一批接受CRISPR編輯處理細胞的患者。在治療中，他將對患者的細胞進行基因編輯，使它們具備抵禦癌症的能力。像許多癌症患者一樣，這些患者嘗試了各種治療方法，已經沒有治癒的希望。在杜德娜、卡爾龐捷和張鋒工作的基礎上，朱恩的小組將提取患者的免疫T細胞，然後用CRISPR技術改變這些細胞的3個基因，把細胞們轉化成抗擊癌症的超級戰士。然後，他們把這些基因編輯過的抗癌T細胞重新融合到體內，看這些細胞是否能夠找到並摧毀腫瘤。

人們對此寄予了厚望。無論是否成功，這一嘗試都將為如何正確改寫人類基因編碼提供重要信息。朱恩的研究可能會證實，CRISPR不僅對癌症，還可以對諸如鐮刀型細胞貧血症、囊性纖維化等基因缺陷型疾病，以及II型糖尿病、阿爾茲海默病等慢性疾病提供革命性新療法。

但人們對此也持有巨大爭議，部分原因在於這一技術非常簡單。科學家既然可以高效編輯癌細胞的基因，就可以改變發色基因、肥胖基因、數學能力基因等。倫理學家擔心，如果這一技術被別有用心的人利用，後果將不堪設想。沒人反對將CRISPR用於治療晚期癌症病患，但慢性患者呢？治療殘疾呢？CRISPR可以用來治療肥胖症嗎？畢竟肥胖症也引發了大量危及生命的疾病。誰來決定CRISPR的使用界限？

這些都是後話了。既是後話，不如先按下不表，翻個篇，看看「前情提要」吧。

有技術的地方就有江湖。在基因編輯這個江湖上，有誰曾獨領風騷，誰又曇花一現？而誰，會是終極霸主呢？

搬好小板凳，盤點現在開始

基因編輯的原理類似於常見的外科手術，主要由兩個關鍵部分構成。第一是手術刀。這是一類被稱作酶的蛋白質，是手術完成的關鍵。第二是識別裝置，有蛋白質、DNA或RNA等。它們就像外科醫生，指揮著手術刀，以保證糾正錯誤基因的同時不傷害正常基因（就像外科手術切盲腸的時候不能將大腸甚至腎臟等切除一樣）。

基因打靶

手術刀：重組酶

識別裝置：和待手術基因序列基本一致的DNA

基因打靶是20世紀80年代出現的一種技術，發明該技術的三位科學家因此獲得2007年諾貝爾生理學或醫學獎。在小鼠身上的實驗已經取得成功：對胰島素基因損傷的糖尿病小鼠進行基因打靶可治療其糖尿病。但該技術應用於臨床存在巨大難題，主要原因在於，大部分細胞內的重組酶活性都很低——手術刀不鋒利難以保證手術的成功。

限制性內切酶法

手術刀：限制性內切酶

識別裝置：限制性內切酶

限制性內切酶是一類特殊的手術刀。它具有識別功能，可以專一識別一段基因序列，同時將DNA切開。限制性內切酶主要存在於細菌中。經典的限制性內切酶識別序列過短（4~6個鹼基），不能有效區分2萬多種不同的基因，容易出現「手術誤傷」。

大範圍核酸酶法

手術刀：大範圍核酸酶

識別裝置：大範圍核酸酶

大範圍核酸酶能夠識別多於14個鹼基的序列，理論上可區別所有基因。但這類酶的數量太少，絕大多數基因都找不到相應的酶，缺了手術刀就無法進行手術。

鋅指核酸酶技術（ZFN）

手術刀：DNA內切酶FokI

識別裝置：鋅指蛋白

鋅指蛋白是一類專一識別3個鹼基的蛋白質，不同鋅指蛋白識別的鹼基也不同，因此可根據需要進行組合，從而達到區分不同基因的目的。鋅指蛋白沒有切開DNA的能力，工作時需要手術刀——DNA內切酶FokI（一種核酸酶）的配合。

鋅指核酸酶技術(ZFN)將手術刀和識別裝置分離,並利用外源的手術刀增加基因的切開效率,是一個很大進步。但是,該技術需要根據基因序列進行鋅指蛋白組合，組合後的識別效率不高，容易引起手術「誤傷」。

轉錄激活樣效應蛋白核酸酶技術（TALEN）

手術刀：DNA內切酶FokI

識別裝置：轉錄激活樣效應蛋白

轉錄激活樣效應蛋白也可專一識別鹼基，且一種效應蛋白識別一種鹼基。這為組合帶來更大便利。如果識別18個鹼基，只要根據一一對應關係組合18個效應蛋白即可，組合後的識別效率遠遠高於鋅指蛋白，且設計過程大大簡化。其效率較高，操作相對簡潔，因此得到廣泛應用，被評為2010年十大科學突破之一。但該技術涉及煩瑣的蛋白質組合，大多數普通工作人員無法有效掌握，從而為普及帶來不便。