2020 年自然科学类诺奖得主已在昨日悉数揭晓，在学界感慨几家欢乐几家愁的同时，还有一群被遗忘的“无名英雄”。这篇 2016 年发表的 Nature 新闻特写，描绘了斩获本届诺贝尔化学奖的 CRISPR 基因编辑技术光环背后的人们——那些博士后和研究生，也应该被铭记。
图片来源：Vasava | Nature
来源 Nature
撰文 Heidi Ledford
翻译 赵维杰
审校 紫苏
当 Blake Wiedenheft 开始微生物学研究时，他的工作相当冷门、前途未卜。他博士期间的主要工作是在黄石国家公园的温泉中采样，然后在实验室中再现这一生态系统，以此来研究这些在恶劣水环境中生存的微生物。“我们想知道生命是如何在沸腾的酸液中存活的。”他说道。一段时间之后， Wiedenheft 的兴趣转向了微生物的病毒防御机制。他阅读了很多相关的研究，无意中看到了一个名为 CRISPR 的奇特细菌免疫机制。2007年，他联系了加利福尼亚大学的分子生物学家 Jennifer Doundna ，发现她也有相同的兴趣。Doundna 随后邀请 Wiedenheft 来到她的实验室工作。在接下来的5年时间里，他展开了针对 CRISPR 系统的结构生物学和生物化学研究，以第一作者发表了一篇 Nature 论文。今天，对于全世界的分子生物学家来说，CRISPR 都是一个耳熟能详的名字。研究者们急切地想要将这一系统扩展应用于生命王国中的各种基因组，用来插入或切除 DNA 序列。CRISPR 被用于培育新品种的转基因作物，未来可能会用于治疗人类遗传性疾病。Doudna 和其他最早投身相关工作的研究者都成为了科学明星：他们在主流报纸上露面、在纪录片中出镜，而且常有传言说他们会成为诺贝尔奖的有力竞争者。（编者按：Jennifer Doudna 和 Emmanuelle Charpentier 已成为 2020 年诺贝尔化学奖得主 ）“当我加入实验室的时候，我是实验室里唯一一个研究 CRISPR 的人，”Wiedenheft 说，“而当我离开的时候，实验室里几乎每一个人都在研究它。”然而，和其他用辛勤工作将 CRISPR 基因编辑技术变为现实的研究生和博士后一样，Wiedenheft 没能像他的导师一样获得巨大声誉。他们当然也从这项工作中获益：他们收获了导师的支持、分享着导师的光环，同时也熟练掌握了一项热门技术。但在试图转换身份、以独立研究者的身份进入这一超级热门研究领域的过程中，他们中的一部分依然感到艰难。对 Wiedenheft 来说，生存的关键在于急流勇退。离开 Doudna 的实验室之后，他放弃进入一家更大更知名的研究机构工作的机会，选择回到博士生期间的母校蒙大拿州立大学任职。“在一天的工作之后，我可以有独处和室外活动的机会。这让我更有创造力，成为更好的科学家。”他说。但是和许多出身于超一流实验室的年轻科学家一样，他也时常会想，在生物医学领域，如果将荣誉归于第一作者，而非最后的作者，他的生活将会有何不同。他承认，有些时候他会感到没有得到足够的赏识。“有时候我会觉得这很重要，有时候却又并非如此。”
被修改的 CRISPR 研究史
CRISPR-Cas9 基因编辑技术的研发历史已经成为了一个充满激烈争议的话题，并引发了残酷和高风险的专利战争。研究者和研究机构都争先恐后、互不相让，一定要确保学术论文和新闻报道中都提及自己的贡献。“我接到了很多律师的电话，询问我究竟在什么时间做了什么工作。”Wiedenheft 说。今年1月，哈佛-麻省理工博德研究所所长 Eric Lander 往这一争论雷区扔下了一篇名为《CRISPR 的英雄们》（The heros of CRISPR）的历史性侧写报道（编者按：该文完整中文版请看今日推送第二条），立即引爆了争议。有人说文章边缘化了某些研究者的贡献，而另一些人表示，博德研究所正置身于一场关于谁是 CRISPR-Cas9 基因编辑技术发明者的专利纠纷之中，而这篇文章中却没有相应的利益冲突声明。 对于同样是该领域先驱的哈佛医学院教授 George Church 来说，让他感到最不舒服的是，这篇文章将相关的关键发现划归在他本人，而不是他手下博士后与研究生。“ Eric 将我的名字提及了太多次。”Church说。Lander 说，他的“英雄”文章并没有刻意忽视任何人。他清楚知道，关键的文章有几十名共同作者，“但我没有办法在一篇9页的文章中讲述他们每个人的故事。”他补充表示，这篇文章实际上扩展了 CRISPR 的关注焦点：在此之前，大家的关注和讨论都集中在领域中 3 位主要贡献者身上，而他的文章则刻画了17个关键人物，并且提醒大家还有更多的人参与其中。尽管导师们强烈呼吁关注年轻的科研人员，他们依然没有得到太多的关注。Church 实验室的年轻人对他给予的坚定支持，以及他提供的独一无二的学术环境大力赞美。而 Doudna 也是她所培养的年轻研究者们的坚实领袖。“让年轻人获得应得的声誉十分重要，”她说，“是他们在真正推动科学的进步。”所幸，在学术论文中，每一位作者的具体贡献通常都会得到记录。但是这些细节常常被忽视，只是因为在当前的环境下，科学声誉以及随之而来的奖项通常都归属于实验室的领导者。“这就是体系运作的方式，而我接受我在体系中的角色，” Doundna 实验室的另一名成员 Martin Jinek 说，“但是没错，你还是会情不自禁地想到这些事。”研究生毕业于 Doudna 实验室，如今担任加州伯克利 Caribou Biosciences 公司董事长的 Rachel Haurwitz 表示，有时候人们会注意到第一作者的名字，但这并没有意义。她说：“他们会提到‘2012年 Jinek 那篇文章’，但是几乎没有人知道 Martin Jinek 是谁。”Jinek 是一篇开创性文章的共同作者，这篇文章发现，仅仅在一条短链 RNA 的引导之下，Cas9 酶就可以靶向作用于特定的 DNA 序列。那之后他发现，CRISPR 定义了他的人生。踏入求职市场的时候，由于专利还没有完成审批，他甚至不能在面试中提起相关的工作。即便如此，他还是得到了瑞士苏黎世大学提供的诱人工作，他开始在那里建立自己的实验室，致力于研究 CRISPR 的基础生物学问题，而较少涉及应用。随着人们对 CRISPR-Cas9 基因编辑技术兴趣的增长，他的日程也紧凑起来：现在他每个月都要出差两到三个次作报告。在享受着 CRISPR 带来的事业红利的同时，他也要想方设法在实验室运营和其他事务中取得平衡。Haurwitz 也同样面临着阻碍。她在博士生期间致力于 CRISPR 微生物免疫系统的鉴定以及一种名为 Cys4 的 CRISPR 相关蛋白的结构研究。2011年，她和 Doudna 等人共同创立了 Caribou，来推进 CRISPR 相关科研工具的商业化。创业早期十分艰难，但 Caribou 已经成功地与工业界的重要伙伴建立了合作关系。公司在2016年5月宣布在最新一轮融资中得到3千万美元。随着公司的发展，一些投资人提出让经验更加丰富的管理者取代 Haurwitz 的位置。“没有任何撤换她的理由，” Doudna 说，“她一直以来都在证明她拥有取得成功的天赋。”
踏浪而行
对于许多处于事业早期的科学工作者来说，在一个如此热门的领域从事研究工作有着明显的优势。博士后期间，Prashant Mali 促成了CRISPR相关研究在 Church 实验室的开展。他是该实验室2013年发表的一篇论文的共同第一作者，这篇文章显示 CRISPR-Cas9 可以应用于人工诱导多能干细胞的基因编辑。 这项发现将针对 CRISPR 的热情推向高点。同年晚些时候，Mali 就踏着这道热情的巨浪进入了求职市场。“我确实从这项研究中获取了很多支持。”他说。（然而就像 Church 所寒心之处一样，《CRISPR的英雄们》中并没有提到他）最终就职于加利福尼亚大学之后，Mali 继续从事干细胞发育和 CRISPR 相关技术的研究。同时他也接受着这一研究领域的热度所带来的小小代价。他说，他只有18个月大的实验室非常年轻，工作不至于被同行抢发，但竞争已经不可避免。“很显然，好的点子总会被不止一个人想到。”CRISPR 也为杨璐菡开启了新的大门，她是 Church 实验室2013年那篇 Science 文章的另一名第一作者。在文章发表后不久，就有几名从事器官移植的研究者与实验室取得了联系。他们想知道这种基因编辑技术能否应用于猪的器官改造，以减少猪器官在人体内引发的免疫反应。Church 说，杨璐菡对于实践这一想法充满热情。猪的基因组中含有逆转录病毒 DNA，考虑到这些逆转录病毒可能会在人类宿主体内重新激活，许多研究者都在二十世纪九十年代后期退出了猪器官人体移植的研究领域。杨璐菡认为，由于这些逆转录病毒基因序列十分类似，通过单次 CRISPR-Cas9 实验有可能同时敲除其中的多个拷贝。她和另外3名共同第一作者以一次实验同时敲除62段目标序列的成绩保持着单次 CRISPR-Cas9 实验敲除最多目标序列的世界纪录。为了和 Church 共同创立名为 eGenesis 的公司来推进相关工作，杨璐菡正在筹集资金。她说：“ George 总是给我机会锻炼自己的领导能力。”从 Church 的实验室出发跨过查尔斯河，博德研究所的生物工程学家张锋和他的研究生丛乐一起夜以继日地辛勤工作着，他们的目标是在哺乳动物细胞中发展 CRISPR 基因编辑技术。丛乐刚刚加入张锋实验室的时候，张锋还是一个刚刚开始建立自己实验室的年轻研究者。丛乐还记得他打开了装有实验室第一台离心机的箱子，然后和张锋一同坐在电脑前搜索“DNA 结合蛋白”，寻找基因组编辑的新方法。这两个人就组成了一个紧密而高效的研究团队。进入 CRISPR 研究工作后，丛乐开始了对酶的种类和反应条件的漫长筛选，试图从中找到能够应用于人体细胞的工作体系。丛乐乐于冒险。他和张锋曾经率先使用另一种名为 TALENs 的基因编辑系统对哺乳动物细胞进行基因编辑，由于有这项工作，即使 CRISPR 的课题失败他依然能够顺利毕业。结果是，他并不需要去实践这个“即使”：2013年，丛乐和另一名研究生 Fei Ann Ran 以共同第一作者身份在 Science 上发表文章，证明 CRISPR 系统可以被应用于哺乳动物细胞。这篇文章与 Mali 和 Church 研究组的工作同时发表。此时，有人建议丛乐跳过博士后阶段直接谋求教职。但是他担心这样会限制自己的发展：他会被贴上“CRISPR 小子”的标签。“我不喜欢那样的感觉，”他说，“我不希望单纯做一个技术开发者。”于是，丛乐申请了另一份博士后工作，并在几年后的现在开始谋求教职，他希望自己未来的实验室从事过敏反应和自身免疫性疾病相关的研究。丛乐说，他并不因为 CRISPR 相关的新闻报道和关注集中在张锋身上却忽略了他而感到不满。“我已经得到了我应得的认可。”他说。张锋一直慷慨地在学术界帮他建立声誉，而且还鼓励丛乐代替自己进行报告。但是和这篇报道中的其他受访者一样，丛乐也认为应当给予领域内其他研究者更多的认可。他在这里还提到了其他实验室的相关工作，包括那些鉴定了 CRISPR 系统的早期微生物学研究。Wiedenheft 表示，这就是 CRISPR 研究圈子的特点，“充满竞争性，但是真诚友好。”然而，在这个圈子之外，各种赞誉依然只由高级学者享有。“我们需要找到扩大荣誉范围的方法，”Lander 说，“认为一项科学研究只涉及一个、两个或者三个研究者的想法只适用于19世纪。”除了本文中提到的这些人，还有很多 CRISPR 的幕后英雄。一个经常被遗漏的研究组是立陶宛维尔纽斯大学的 Virginijus Siksnys 团队。2007年，Giedrius Gasiunas 在这里开始了他的博士生涯。他花费了多年的时间，专注于 CRISPR-Cas9 生化性质的研究，最终和 Jinek 一样，得出了Cas9酶可以定点切割DNA的结论。2012年，这个实验室向 Cell 投出了一篇文章，结果没有进入专家评审阶段就被拒稿了。Gasiunas 随后将文章转投 PNAS，在数月的漫长等待之后，这篇文章依旧处于评审阶段，而此时，Jinek 的文章发表于 Science。这两篇文章内容差别很大，但指向相似的结论。Gasiunas 的文章被抢发了。Gasiunas 现在成为了 Siksnys 实验室的一名博士后，他有时会因为关于 CRISPR 的赞誉都落到了其他研究者身上而感到苦恼。但是这一次的经历还没有完全打消他对这一领域的兴趣。后来他的工作又一次被抢发的时候，他发现自己已经不像之前那么难受了。“这是一个高风险的领域，”他说，“但我认为，如果想要得到出色的成果，就必须接受风险。”
原文链接：
http://www.nature.com/news/the-unsung-heroes-of-crispr-1.20272
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