超级基因剪刀是如何打造的？

2020年10月7日，瑞典诺贝尔奖委员会宣布，法国的埃曼纽尔·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和美国的詹妮弗·杜德纳(Jennifer A.Doudna)因“开发基因组编辑方法”而获得2020年诺贝尔化学奖，可谓实至名归。不过对于屡屡赢得CRISPR/Cas9技术专利之争的年轻华人科学家张锋来说，此次错失诺贝尔化学奖，则是一大遗憾。

法国埃曼纽尔·卡彭蒂耶和美国詹妮弗·杜德纳获得2020年诺贝尔化学奖。

基因编辑技术是啥

研究发现，单基因突变引起的人类遗传病多达6000种以上，全世界遗传病患者多达3.5亿人，病症相伴一生，甚至早早夺走生命。科学家们一直在寻找解决这一痛苦的终极武器——基因编辑技术，能像word软件编辑文章一样，高效地对基因进行任意修改，从而将致病的突变基因“拨乱反正”，达到根除人类遗传病的目的。

率先实现这一目标的是美国分子生物学家马里奥·卡佩奇（Mario Capecchi）和奥利弗·史密斯（Oliver Smithies）等人。20世纪60年代，卡佩奇和史密斯团队利用DNA复制过程中同源重组的特性，分别独立发明了一种“基因打靶”技术，可用一段正确的DNA片段替代原本发生突变的DNA片段，首次实现了在小鼠基因组上对单个基因进行精准修饰。在之后的二十多年里，基因打靶技术成为一项非常重要的基因修饰技术，科学家用这项技术创造出成千上万种基因敲除小鼠，甚至包括基因敲除猪、羊和牛等大动物，为研究基因功能、阐明遗传病发病机理和开发新的基因疗法等做出了重大贡献。因为这种基因打靶技术是基于英国发育学家马丁·埃文斯（Martin Evans）发明的胚胎干细胞技术，因此这三人一起分享了2007年诺贝尔生理学或医学奖。

不过基于同源重组的基因打靶技术具有明显的缺点，就是效率非常低，往往需要在成千上万个，甚至更多的细胞中才能找到一个基因打靶成功的细胞，因此基因打靶技术只能算作是基因编辑技术的前身。好在科学家总是抵不过好奇心的诱惑和对技术优化的追求，很快就有人从自然界的生命世界里找到了帮手。

上世纪九十年代，来自美国约翰斯·霍普金斯大学的斯里尼瓦桑·钱德拉西格兰（Srinivasan Chandrasegaran）等人发明了一种名为锌指核酸酶的技术