Nature 2013十大科学人物之CRISPR研究先锋张锋博士

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2013年12月20日 来源:生物通

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  近日,Nature杂志对过去一年里在生命科学领域发布的重要成果及风云人物进行了盘点,来自来自中国农业科学院的陈化兰(Hualan Chen)研究员,以及麻省理工学院的张锋(Feng Zhang)博士入选十大科学人物。

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生物通报道  英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊,自从1869年创刊以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。

近日,Nature杂志对过去一年里在生命科学领域发布的重要成果及风云人物进行了盘点,来自来自中国农业科学院的陈化兰(Hualan Chen,延伸阅读:中国科学家入选Nature 2013十大科学人物)研究员,以及麻省理工学院的张锋(Feng Zhang)博士入选十大科学人物。

张锋:DNA的掌控编辑者

                  

                   这位生物学家借鉴细菌,构建出了一种强大的定制DNA工具

细菌利用来保护自身抵御病毒的一种DNA切割机制,在2013年成为了生物医学研究最热门的课题之一。一位对开发新工具抱有强烈热情的年轻神经科学家帮助使其变为现实。

麻省理工学院32岁的张锋是率先利用称作为CRISPR/Cas的系统,以廉价、简易和准确的方式编辑基因组的科研人员之一。在2013年1月,他的研究小组证实了这些系统能够在真核细胞中起作用。表明了它有潜力调整小鼠、大鼠和甚至灵长类动物的基因组帮助研究,改善人类疾病建模和开发治疗(L. Cong et al. Science 339, 819–823; 2013)。

北卡罗来纳州立大学微生物学家Rodolphe Barrangou说:“作为今年的热点故事,CRISPR的热潮可能才刚刚开始。”

CRISPR(成簇的规律间隔短回文重复序列,clustered regularly interspaced short palindromic repeats)是许多细菌和古细菌利用来保护自身的一些DNA序列。它们编码的RNAs可以特异性地识别病毒基因组中的靶序列。这些RNAs与一种CRISPR相关蛋白Cas形成复合物发挥作用,后者可以切割侵入物的DNA。

2012年,加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna,现任职于德国Helmholtz感染研究中心的Emmanuelle Charpentier以及同事们证实,他们能够重编程一种CRISPR系统,其有潜力切割任何的特异性DNA靶标(M. Jinek et al. Science 337, 816–821; 2012)。通过控制断裂的修复方式,他们可以对基因进行编辑——添加、交换或除去部分DNA,改变基因编码的蛋白质或是使其丧失功能。

CRISPR与两种早期的基因组编辑方法:锌指核酸酶(ZFN)以及转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)系统相似。但是后两种方法都是利用蛋白质来定位靶序列,这些蛋白质通常很难生成且成本高昂。CRISPRs利用的是RNA,使得设计它们变得较为容易。张峰说,他觉得这一技术仅受自身想象力的限制。

尽管人们普遍认为是Charpentier和Doudna推动了CRISPR编辑的发展,张锋则是通过证实它能够在真核细胞中起作用揭示了它的巨大潜力,来自哈佛医学院的George Church独立证实了张锋的这一研究发现。张锋说,他已经走在了许多加入其中的研究小组的前头:在这一技术得到广泛报道之前他一直在开展研究,并且由于他的实验室过去曾经微调ZFNs和TALENs来编辑DNA,拥有了一些适当完善CRISPRs的程序。

张锋说,他现在感觉有挑战性的是开创其他的应用。在他的候选名单上有一个雄性勃勃的计划,就是构建出一个CRISPRs文库,这些CRISPRs可以100–200个碱基对递增方式敲除生物体完整基因组中的任何序列。这有可能使得调查非编码DNA的功能变得更为容易。

但他最感兴趣的是利用CRISPR来修复人类组织中的基因,治疗诸如亨廷顿氏病和精神分裂症等神经精神疾病。为了探求这一技术的治疗应用,上个月他和其他的CRISPR先锋创立了一家总部设在剑桥的Editas Medicine公司,得到了风险投资基金4300万美元的支持。张锋说:“CRISPR使得我们能够开始对基因组进行校正。由于易于编程,它将为解决影响少数人但却极具破坏性的突变开启大门。”

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

365 days: Nature's 10

FENG ZHANG: DNA’s master editor

Borrowing from bacteria, a biologist helps to create a powerful tool for customizing DNA.

With a nip here and a tuck there, a DNA-cutting mechanism that bacteria use to protect themselves from viruses became one of the hottest topics in biomedical research in 2013. And a young neuroscientist with a penchant for developing tools helped to make it happen.

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