科學(xué)研究：那些為CRISPR做出貢獻(xiàn)的年輕研究者，也應(yīng)被銘記


圖片來源：Vasava|Nature
當(dāng)Blake Wiedenheft開始微生物學(xué)研究時(shí)，他的工作相當(dāng)冷門、前途未卜。
他博士期間的主要工作是在黃石國家公園的溫泉中采樣，然后在實(shí)驗(yàn)室中再現(xiàn)這一生態(tài)系統(tǒng)，以此來研究這些在惡劣水環(huán)境中生存的微生物?！拔覀兿胫郎侨绾卧诜序v的酸液中存活的。”他說道。
一段時(shí)間之后，Wiedenheft的興趣轉(zhuǎn)向了微生物的病毒防御機(jī)制。他閱讀了很多相關(guān)的研究，無意中看到了一個(gè)名為CRISPR的奇特細(xì)菌免疫機(jī)制。2007年，他聯(lián)系了加利福尼亞大學(xué)的分子生物學(xué)家Jennifer Doundna，發(fā)現(xiàn)她也有相同的興趣。Doundna隨后邀請(qǐng)Wiedenheft來到她的實(shí)驗(yàn)室工作。在接下來的5年時(shí)間里，他展開了針對(duì)CRISPR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物化學(xué)研究，以第一作者發(fā)表了一篇Nature論文。
今天，對(duì)于全世界的分子生物學(xué)家來說，CRISPR都是一個(gè)耳熟能詳?shù)拿?。研究者們急切地想要將這一系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用于生命王國中的各種基因組，用來插入或切除DNA序列。CRISPR被用于培育新品種的轉(zhuǎn)基因作物，未來可能會(huì)用于治療人類遺傳性疾病。Doudna和其他最早投身相關(guān)工作的研究者都成為了科學(xué)明星：他們?cè)谥髁鲌?bào)紙上露面、在紀(jì)錄片中出鏡，而且常有傳言說他們會(huì)成為諾貝爾獎(jiǎng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。（編者按：Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier已成為2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主）“當(dāng)我加入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，我是實(shí)驗(yàn)室里唯一一個(gè)研究CRISPR的人，”Wiedenheft說，“而當(dāng)我離開的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)室里幾乎每一個(gè)人都在研究它?！?br> 然而，和其他用辛勤工作將CRISPR基因編輯技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的研究生和博士后一樣，Wiedenheft沒能像他的導(dǎo)師一樣獲得巨大聲譽(yù)。他們當(dāng)然也從這項(xiàng)工作中獲益：他們收獲了導(dǎo)師的支持、分享著導(dǎo)師的光環(huán)，同時(shí)也熟練掌握了一項(xiàng)熱門技術(shù)。但在試圖轉(zhuǎn)換身份、以獨(dú)立研究者的身份進(jìn)入這一超級(jí)熱門研究領(lǐng)域的過程中，他們中的一部分依然感到艱難。
對(duì)Wiedenheft來說，生存的關(guān)鍵在于急流勇退。離開Doudna的實(shí)驗(yàn)室之后，他放棄進(jìn)入一家更大更知名的研究機(jī)構(gòu)工作的機(jī)會(huì)，選擇回到博士生期間的母校蒙大拿州立大學(xué)任職?！霸谝惶斓墓ぷ髦?，我可以有獨(dú)處和室外活動(dòng)的機(jī)會(huì)。這讓我更有創(chuàng)造力，成為更好的科學(xué)家?！彼f。但是和許多出身于超一流實(shí)驗(yàn)室的年輕科學(xué)家一樣，他也時(shí)常會(huì)想，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如果將榮譽(yù)歸于第一作者，而非最后的作者，他的生活將會(huì)有何不同。他承認(rèn)，有些時(shí)候他會(huì)感到?jīng)]有得到足夠的賞識(shí)?！坝袝r(shí)候我會(huì)覺得這很重要，有時(shí)候卻又并非如此。”


圖片來源：Vasava|Nature
被修改的CRISPR研究史
CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的研發(fā)歷史已經(jīng)成為了一個(gè)充滿激烈爭(zhēng)議的話題，并引發(fā)了殘酷和高風(fēng)險(xiǎn)的專利戰(zhàn)爭(zhēng)。研究者和研究機(jī)構(gòu)都爭(zhēng)先恐后、互不相讓，一定要確保學(xué)術(shù)論文和新聞報(bào)道中都提及自己的貢獻(xiàn)。“我接到了很多律師的電話，詢問我究竟在什么時(shí)間做了什么工作?！盬iedenheft說。
2020年1月，哈佛-麻省理工博德研究所所長EricLander往這一爭(zhēng)論雷區(qū)扔下了一篇名為《CRISPR的英雄們》（The heros of CRISPR）的歷史性側(cè)寫報(bào)道（編者按：該文完整中文版請(qǐng)看今日推送第二條），立即引爆了爭(zhēng)議。有人說文章邊緣化了某些研究者的貢獻(xiàn)，而另一些人表示，博德研究所正置身于一場(chǎng)關(guān)于誰是CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)發(fā)明者的專利糾紛之中，而這篇文章中卻沒有相應(yīng)的利益沖突聲明。
對(duì)于同樣是該領(lǐng)域先驅(qū)的哈佛醫(yī)學(xué)院教授George Church來說，讓他感到最不舒服的是，這篇文章將相關(guān)的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)劃歸在他本人，而不是他手下博士后與研究生?！癊ric將我的名字提及了太多次?！盋hurch說。
Lander說，他的“英雄”文章并沒有刻意忽視任何人。他清楚知道，關(guān)鍵的文章有幾十名共同作者，“但我沒有辦法在一篇9頁的文章中講述他們每個(gè)人的故事。”他補(bǔ)充表示，這篇文章實(shí)際上擴(kuò)展了CRISPR的關(guān)注焦點(diǎn)：在此之前，大家的關(guān)注和討論都集中在領(lǐng)域中3位主要貢獻(xiàn)者身上，而他的文章則刻畫了17個(gè)關(guān)鍵人物，并且提醒大家還有更多的人參與其中。
盡管導(dǎo)師們強(qiáng)烈呼吁關(guān)注年輕的科研人員，他們依然沒有得到太多的關(guān)注。Church實(shí)驗(yàn)室的年輕人對(duì)他給予的堅(jiān)定支持，以及他提供的獨(dú)一無二的學(xué)術(shù)環(huán)境大力贊美。而Doudna也是她所培養(yǎng)的年輕研究者們的堅(jiān)實(shí)領(lǐng)袖?！白屇贻p人獲得應(yīng)得的聲譽(yù)十分重要，”她說，“是他們?cè)谡嬲苿?dòng)科學(xué)的進(jìn)步?！彼遥趯W(xué)術(shù)論文中，每一位作者的具體貢獻(xiàn)通常都會(huì)得到記錄。
但是這些細(xì)節(jié)常常被忽視，只是因?yàn)樵诋?dāng)前的環(huán)境下，科學(xué)聲譽(yù)以及隨之而來的獎(jiǎng)項(xiàng)通常都?xì)w屬于實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)者?！斑@就是體系運(yùn)作的方式，而我接受我在體系中的角色，”Doundna實(shí)驗(yàn)室的另一名成員Martin Jinek說，“但是沒錯(cuò)，你還是會(huì)情不自禁地想到這些事?！?br> 研究生畢業(yè)于Doudna實(shí)驗(yàn)室，如今擔(dān)任加州伯克利Caribou Biosciences公司董事長的Rachel Haurwitz表示，有時(shí)候人們會(huì)注意到第一作者的名字，但這并沒有意義。她說：“他們會(huì)提到‘2012年Jinek那篇文章’，但是幾乎沒有人知道Martin Jinek是誰。”


圖片來源：Pixabay
Jinek是一篇開創(chuàng)性文章的共同作者，這篇文章發(fā)現(xiàn)，僅僅在一條短鏈RNA的引導(dǎo)之下，Cas9酶就可以靶向作用于特定的DNA序列。那之后他發(fā)現(xiàn)，CRISPR定義了他的人生。踏入求職市場(chǎng)的時(shí)候，由于專利還沒有完成審批，他甚至不能在面試中提起相關(guān)的工作。即便如此，他還是得到了瑞士蘇黎世大學(xué)提供的誘人工作，他開始在那里建立自己的實(shí)驗(yàn)室，致力于研究CRISPR的基礎(chǔ)生物學(xué)問題，而較少涉及應(yīng)用。
隨著人們對(duì)CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)興趣的增長，他的日程也緊湊起來：現(xiàn)在他每個(gè)月都要出差兩到三個(gè)次作報(bào)告。在享受著CRISPR帶來的事業(yè)紅利的同時(shí)，他也要想方設(shè)法在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營和其他事務(wù)中取得平衡。
Haurwitz也同樣面臨著阻礙。她在博士生期間致力于CRISPR微生物免疫系統(tǒng)的鑒定以及一種名為Cys4的CRISPR相關(guān)蛋白的結(jié)構(gòu)研究。2011年，她和Doudna等人共同創(chuàng)立了Caribou，來推進(jìn)CRISPR相關(guān)科研工具的商業(yè)化。創(chuàng)業(yè)早期十分艱難，但Caribou已經(jīng)成功地與工業(yè)界的重要伙伴建立了合作關(guān)系。公司在2016年5月宣布在最新一輪融資中得到3千萬美元。隨著公司的發(fā)展，一些投資人提出讓經(jīng)驗(yàn)更加豐富的管理者取代Haurwitz的位置?！皼]有任何撤換她的理由，”Doudna說，“她一直以來都在證明她擁有取得成功的天賦?！?br> 踏浪而行
對(duì)于許多處于事業(yè)早期的科學(xué)工作者來說，在一個(gè)如此熱門的領(lǐng)域從事研究工作有著明顯的優(yōu)勢(shì)。博士后期間，PrashantMali促成了CRISPR相關(guān)研究在Church實(shí)驗(yàn)室的開展。他是該實(shí)驗(yàn)室2013年發(fā)表的一篇論文的共同第一作者，這篇文章顯示CRISPR-Cas9可以應(yīng)用于人工誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的基因編輯。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將針對(duì)CRISPR的熱情推向高點(diǎn)。同年晚些時(shí)候，Mali就踏著這道熱情的巨浪進(jìn)入了求職市場(chǎng)?！拔掖_實(shí)從這項(xiàng)研究中獲取了很多支持。”他說。（然而就像Church所寒心之處一樣，《CRISPR的英雄們》中并沒有提到他）最終就職于加利福尼亞大學(xué)之后，Mali繼續(xù)從事干細(xì)胞發(fā)育和CRISPR相關(guān)技術(shù)的研究。同時(shí)他也接受著這一研究領(lǐng)域的熱度所帶來的小小代價(jià)。他說，他只有18個(gè)月大的實(shí)驗(yàn)室非常年輕，工作不至于被同行搶發(fā)，但競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)不可避免?！昂茱@然，好的點(diǎn)子總會(huì)被不止一個(gè)人想到?！?br> CRISPR也為楊璐菡開啟了新的大門，她是Church實(shí)驗(yàn)室2013年那篇Science文章的另一名第一作者。在文章發(fā)表后不久，就有幾名從事器官移植的研究者與實(shí)驗(yàn)室取得了聯(lián)系。他們想知道這種基因編輯技術(shù)能否應(yīng)用于豬的器官改造，以減少豬器官在人體內(nèi)引發(fā)的免疫反應(yīng)。Church說，楊璐菡對(duì)于實(shí)踐這一想法充滿熱情。
豬的基因組中含有逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA，考慮到這些逆轉(zhuǎn)錄病毒可能會(huì)在人類宿主體內(nèi)重新激活，許多研究者都在二十世紀(jì)九十年代后期退出了豬器官人體移植的研究領(lǐng)域。楊璐菡認(rèn)為，由于這些逆轉(zhuǎn)錄病毒基因序列十分類似，通過單次CRISPR-Cas9實(shí)驗(yàn)有可能同時(shí)敲除其中的多個(gè)拷貝。她和另外3名共同第一作者以一次實(shí)驗(yàn)同時(shí)敲除62段目標(biāo)序列的成績保持著單次CRISPR-Cas9實(shí)驗(yàn)敲除最多目標(biāo)序列的世界紀(jì)錄。為了和Church共同創(chuàng)立名為eGenesis的公司來推進(jìn)相關(guān)工作，楊璐菡正在籌集資金。她說：“George總是給我機(jī)會(huì)鍛煉自己的領(lǐng)導(dǎo)能力?！?br> 從Church的實(shí)驗(yàn)室出發(fā)跨過查爾斯河，博德研究所的生物工程學(xué)家張鋒和他的研究生叢樂一起夜以繼日地辛勤工作著，他們的目標(biāo)是在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)展CRISPR基因編輯技術(shù)。叢樂剛剛加入張鋒實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，張鋒還是一個(gè)剛剛開始建立自己實(shí)驗(yàn)室的年輕研究者。叢樂還記得他打開了裝有實(shí)驗(yàn)室第一臺(tái)離心機(jī)的箱子，然后和張鋒一同坐在電腦前搜索“DNA結(jié)合蛋白”，尋找基因組編輯的新方法。這兩個(gè)人就組成了一個(gè)緊密而高效的研究團(tuán)隊(duì)。
進(jìn)入CRISPR研究工作后，叢樂開始了對(duì)酶的種類和反應(yīng)條件的漫長篩選，試圖從中找到能夠應(yīng)用于人體細(xì)胞的工作體系。
叢樂樂于冒險(xiǎn)。他和張鋒曾經(jīng)率先使用另一種名為TALENs的基因編輯系統(tǒng)對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，由于有這項(xiàng)工作，即使CRISPR的課題失敗他依然能夠順利畢業(yè)。結(jié)果是，他并不需要去實(shí)踐這個(gè)“即使”：2013年，叢樂和另一名研究生FeiAnnRan以共同第一作者身份在Science上發(fā)表文章，證明CRISPR系統(tǒng)可以被應(yīng)用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞。這篇文章與Mali和Church研究組的工作同時(shí)發(fā)表。
此時(shí)，有人建議叢樂跳過博士后階段直接謀求教職。但是他擔(dān)心這樣會(huì)限制自己的發(fā)展：他會(huì)被貼上“CRISPR小子”的標(biāo)簽?！拔也幌矚g那樣的感覺，”他說，“我不希望單純做一個(gè)技術(shù)開發(fā)者。”于是，叢樂申請(qǐng)了另一份博士后工作，并在幾年后的現(xiàn)在開始謀求教職，他希望自己未來的實(shí)驗(yàn)室從事過敏反應(yīng)和自身免疫性疾病相關(guān)的研究。
叢樂說，他并不因?yàn)镃RISPR相關(guān)的新聞報(bào)道和關(guān)注集中在張鋒身上卻忽略了他而感到不滿。“我已經(jīng)得到了我應(yīng)得的認(rèn)可。”他說。張鋒一直慷慨地在學(xué)術(shù)界幫他建立聲譽(yù)，而且還鼓勵(lì)叢樂代替自己進(jìn)行報(bào)告。
但是和這篇報(bào)道中的其他受訪者一樣，叢樂也認(rèn)為應(yīng)當(dāng)給予領(lǐng)域內(nèi)其他研究者更多的認(rèn)可。他在這里還提到了其他實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)工作，包括那些鑒定了CRISPR系統(tǒng)的早期微生物學(xué)研究。Wiedenheft表示，這就是CRISPR研究圈子的特點(diǎn)，“充滿競(jìng)爭(zhēng)性，但是真誠友好?！?br> 然而，在這個(gè)圈子之外，各種贊譽(yù)依然只由高級(jí)學(xué)者享有?！拔覀冃枰业綌U(kuò)大榮譽(yù)范圍的方法，”Lander說，“認(rèn)為一項(xiàng)科學(xué)研究只涉及一個(gè)、兩個(gè)或者三個(gè)研究者的想法只適用于19世紀(jì)?！?br> 除了本文中提到的這些人，還有很多CRISPR的幕后英雄。一個(gè)經(jīng)常被遺漏的研究組是立陶宛維爾紐斯大學(xué)的Virginijus Siksnys團(tuán)隊(duì)。2007年，Giedrius Gasiunas在這里開始了他的博士生涯。他花費(fèi)了多年的時(shí)間，專注于CRISPR-Cas9生化性質(zhì)的研究，最終和Jinek一樣，得出了Cas9酶可以定點(diǎn)切割DNA的結(jié)論。
2012年，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室向Cell投出了一篇文章，結(jié)果沒有進(jìn)入專家評(píng)審階段就被拒稿了。Gasiunas隨后將文章轉(zhuǎn)投PNAS，在數(shù)月的漫長等待之后，這篇文章依舊處于評(píng)審階段，而此時(shí)，Jinek的文章發(fā)表于Science。這兩篇文章內(nèi)容差別很大，但指向相似的結(jié)論。Gasiunas的文章被搶發(fā)了。
Gasiunas現(xiàn)在成為了Siksnys實(shí)驗(yàn)室的一名博士后，他有時(shí)會(huì)因?yàn)殛P(guān)于CRISPR的贊譽(yù)都落到了其他研究者身上而感到苦惱。但是這一次的經(jīng)歷還沒有完全打消他對(duì)這一領(lǐng)域的興趣。后來他的工作又一次被搶發(fā)的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)不像之前那么難受了。“這是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的領(lǐng)域，”他說，“但我認(rèn)為，如果想要得到出色的成果，就必須接受風(fēng)險(xiǎn)?！?br> 撰文：Heidi Ledford
翻譯：趙維杰
審校：紫蘇
引進(jìn)來源：Nature
引進(jìn)鏈接：http://www.nature.com/news/the-unsung-heroes-of-crispr-1.20272
本文來自：環(huán)球科學(xué)



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