欢迎来到化学加!萃聚英才,共享化学!化学加,加您更精彩!客服热线:400-8383-509

专业的精细化工医药产业资源供需及整合平台

张锋赢得专利、憾失诺奖,细数CRISPR基因编辑三巨头之间的爱恨情仇

Bio生物世界(ID:ibioworld)      2020-10-08
导读:近年来生命科学领域最耀眼的技术正式宣告诞生,杜德娜、卡彭蒂耶、张锋三人,也被人们称为CRISPR三巨头。三巨头在CRISPR基因编辑领域接连取得重要进展,发表了大量重磅论文。由于CRISPR基因编辑技术在疾病治疗、疾病检测、遗传育种等领域有着巨大优势和前景,三巨头分别成立公司,开始CRISPR基因编辑的商业化应用。

2012年8月17日,詹妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)合作,在 Science 杂志发表了基因编辑史上的里程碑论文,成功解析了CRISPR/Cas9基因编辑的工作原理。

2013年2月15日,张锋在 Science 杂志发表论文,首次将CRISPR/Cas9基因编辑技术改进并应用于哺乳动物和人类细胞。

至此,自此,近年来生命科学领域最耀眼的技术正式宣告诞生。

2015年,科学界最壕奖,也是诺奖风向标之一的科学突破奖授予了詹妮弗·杜德娜和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶,此后每年CRISPR获得诺奖的呼声都很高。

大家一致认为,如果CRISPR获诺奖,詹妮弗·杜德娜和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶必然获奖,为CRISPR发展、应用和推广做出最大贡献的张锋同样被认为是热门获奖人选。

实际上,近年来的科学大奖一直更认可詹妮弗·杜德娜和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶,2015年的科学突破奖、2016年的阿尔珀特奖、2020年的沃尔夫奖,均未授予张锋。2016年唐奖、2016年盖尔德纳国际奖,则是三人共同获得。

2020年10月7日,诺贝尔化学奖公布获奖名单,CRISPR众望所归摘下诺奖桂冠,詹妮弗·杜德娜和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶收获诺奖,然而,获奖者中并无张锋。

在科学大奖上受挫的张锋,在CRISPR专利上始终占据上风,CRISPR基因编辑技术,自2012年诞生以来短短数年时间,已成为近年来生命科学领域最耀眼、最受关注的技术,与此同时,CRISPR自诞生之初,就伴随着旷日持久的专利战。

2020年9月10日,专利审判和上诉委员会(PTAB)裁定,Broad 研究所张锋团队在其已获准的专利中拥有将CRISPR系统用于真核细胞的“优先权”,该专利涵盖了在实验室培养的人类或直接在人体内的应用。由于CRISPR基因编辑在疾病治疗和基因改造方面极具前景的应用价值,在真核细胞(包括人类细胞)中的专利显然是含金量最高的。但该裁定同时肯定了詹妮弗·杜德娜和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶团队是CRISPR基因编辑技术的关键发明者。这意味着,CRISPR的专利战还将持续下去。

CRISPR基因编辑三巨头

2012年8月17日,詹妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)合作,在 Science 杂志发表了基因编辑史上的里程碑论文,成功解析了CRISPR/Cas9基因编辑的工作原理。

image.png

2013年2月15日,张锋在 Science 杂志发表了,首次将CRISPR/Cas9基因编辑技术改进并应用于哺乳动物和人类细胞。

image.png

自此,近年来生命科学领域最耀眼的技术正式宣告诞生,杜德娜、卡彭蒂耶、张锋三人,也被人们称为CRISPR三巨头。

image.png

三巨头在CRISPR基因编辑领域接连取得重要进展,发表了大量重磅论文。由于CRISPR基因编辑技术在疾病治疗、疾病检测、遗传育种等领域有着巨大优势和前景,三巨头分别成立公司,开始CRISPR基因编辑的商业化应用。

张锋率先创建了Editas Medicine公司,詹妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)创建了Intellia Therapeutics公司,埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)创立了CRISPR Therapeutics公司,这三家公司均已上市。

受到CRISPR技术荣获诺奖的重大利好影响,这三家公司股价随即大涨。

image.png

如今三家公司均在CRISPR基因编辑治疗遗传病领域取得了许多突破,张锋的Editas Medicine已开始基因编辑治疗先天性黑蒙症10型的临床试验。

卡彭蒂耶的CRISPR Therapeutics公司,在CRISPR基因编辑治疗β地中海贫血和镰状细胞病这两种罕见遗传病的临床试验中也取得了非常好的效果。

三巨头间的恩怨情仇

1、CRISPR的发现

2003年,西班牙微生物学家弗朗西斯科·莫伊卡(Francisco Mojica)给Nature杂志投了个论文,惨遭拒稿。后来这篇论文又相继投递给了《美国科学院院刊》《分子微生物学》以及《核酸研究》等一系列期刊,但也都遭到了冷落。

原因无它,因为这个研究结论实在是太奇怪了。

莫伊卡在论文中指出,细菌和古菌当中广泛存在一种免疫机制,可以记住之前感染过它们的病毒的基因特征,从而展开针对性的防御,大有“同一个招式不能对圣斗士用两次”的意思。在当时人们的观念中,这些单细胞的细菌、古菌何德何能有这种厉害的免疫系统?

直到2005年,莫伊卡的研究成果才被个比较一般的学术期刊《分子演化杂志》所接收。从此以后,一个新的术语开始进入了人们的视野——“规律成簇间隔短回文重复”(Clustered Regularly Interspaced ShortPalindromic Repeats),简称CRISPR。

弗朗西斯科·莫伊卡(Francisco Mojica),成为CRISPR系统的第一个发现者。这也是今年诺贝尔化生理学或医学奖、诺贝尔物理学奖的颁奖词都是 discovery(发现),而化学奖的颁奖词则是 development(发展)的原因。

在随后五六年里,CRISPR犹如一个吸引无数玩家参与的拼图游戏,一块又一块的拼图碎片被世界各地的玩家拼接到位。

image.png

终于在2011年,属于CRISPR的最后一块关键碎片被埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)拼了上去。她的论文揭示了CRISPR作为基因编辑工具的实力,或许近在眼前了。

image.png

2、技惊四座的CRISPR

不久之后,埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)在美国微生物学学会上,遇到了詹妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna),两人一见如故,开始合作。

仅仅一年之后,她们发现并证实来自化脓链球菌的spCas9蛋白的CRISPR系统,最适合做基因编辑工具,并用它成功编辑了大肠杆菌基因。CRISPR进军基因编辑领域的第一枪,就此漂亮打响。

image.png

3、捷足先登的张锋

此时,一位来自麻省理工学院的年仅30岁的华人科学家敏锐地意识到了CRISPR的光辉前景,他的名字,叫做张锋。

image.png

张锋的科研生涯可谓开挂,在哈佛大学读本科期间,师从于国际著名显微成像大牛,差一点拿诺贝尔奖的大神庄小威。读博时,师从国际著名神经学技术大牛卡尔·戴塞尔罗斯,卡尔正是光遗传学的开创者,而光遗传学拿诺贝尔奖只是时间问题。

卡彭蒂耶和杜德娜的论文发表后几个月,张锋在Science杂志发表论文,将CRISPR/Cas9基因编辑成功应用到了哺乳动物和人类细胞,张锋成了第一个用CRISPR/Cas9编辑哺乳动物细胞基因组的科学家。

如果说卡彭蒂耶和杜德娜发现了一座金矿,那么张锋就相当于是最先找到了这个金矿中的金子。如果按照学术界谁先发现就归谁的惯例,CRISPR/Cas9的发现,就成了一笔糊涂账。

4、名与利之歌:专利的游戏

一开始,张锋连同杜德娜等人合伙创建基因编辑公司——Editas Medicine,没过多久,杜德娜等人就和张锋等谈判破裂,杜德娜单飞出去办了一家名为Intellia Therapeutics的公司。两个阵营关于CRISPR/Cas9的专利之争,摆上了台面。

按理说,杜德娜和卡彭蒂耶发表论文在先,申请专利也比张锋他们早得多,优势很大。但这愣是被张锋团队一套组合拳给破功了。首先,张锋团队借助一系列司法解释把CRISPR的专利拆成了好几十份,从法理上把“金子”和“金矿”的所有权分了开来,然后又花钱走了专利审核的“快速通道”,让他们的专利比杜德娜的更早获得通过。

最后,他们还巧妙运用了美国时任总统奥巴马的一些新政策,提出这个专利的有效性要基于“谁先完成研究”而非“谁先申请专利”,为此张锋拿出了过去两年的详细实验记录,明明白白地记录着他早在杜德娜的论文发表之前就已经走在了她的研究进度之前。

此外,张锋果断宣布对学术界开放CRISPR/Cas9基因编辑的专利,只要研究不是出于商业目的,就可以随意免费地使用。不仅如此,他还把自己的研究资源放到公共库Addgene中,免费分发于天下,一举赢得了整个学术界的支持。

更重要的是,张锋团队很快就把CRISPR/Cas9玩出了花——自2013年至今,张锋发的论文之多足可用排山倒海来形容,随便哪一篇开拓这一片科研新天地。

自CRISPR/Cas9发明以来,其一半重大突破都出自张锋之手,剩下的也多少用到了张锋免费分发的科研资源,几年下来,张锋在基因编辑领域一哥的地位几近无可撼动。

2014年,美国专利商标局(USPTO)批准了张锋所在的博德研究所的专利请求,来自加州大学的上诉也在2016年被悉数驳回。此后的专利诉讼,张锋团队也始终处于上风。

5、失之东隅、收之桑榆

在专利上吃亏的卡彭蒂耶和杜德娜,在高级学术奖励上频频收获,2015年二人获得了有豪华版诺奖之称的“科学突破奖”,2016年,两人再获阿尔珀特奖,2020年,两人又同获沃尔夫奖。2020年10月7日,二人共同获得科学界最高奖——诺贝尔奖

image.png

6、神仙打架,技术得利

科学家们争来争去,其实也是因为CRISPR/Cas9造福于人的无限潜力。作为定点破坏基因方面最强大也最便宜的“特务”,CRISPR/Cas9大大降低了修改基因,尤其是动物基因的成本与技术门槛。张锋等人掀起的那一股编辑动物基因的风潮,正前所未有地席卷全球各地的实验室。

现在,任何科学家想要研究一个动物基因,只需大手一挥:“给我把这个基因敲了!”“给我把那段DNA序列塞到这个基因里!”不消半年,就能“定制”一批基因修饰动物出来做研究。当年砸大钱问公司买动物模型的历史,已经一去不复返。

image.png

中科院的科学家利用CRISPR/Cas9技术制作的基因敲除猴。在CRISPR/Cas9技术发明以前,制作基因敲除的灵长类几乎是不可想象的事情。

2020年3月4日,张锋创立的Editas Medicine公司宣布:CRISPR疗法AGN-151587(EDIT-101)治疗先天性黑蒙症10型(LCA10)的I/II期临床试验,已完成首例患者给药。

这是全球首个在体CRISPR基因编辑临床试验,此次也是全球首例CRISPR基因编辑的在体给药。更是人类攻克遗传性疾病的一大步。在CRISPR技术诞生之前,这几乎是不可想象的。

image.png

如今,将CRISPR/Cas9用在医疗上的尝试越来越多:基因编辑临床试验越来越多,有许多已取得非常好的治疗效果,CRISPR基因编辑技术的出现,让人类攻克遗传病变得触手可及,人类从未像今天这样距离摆脱遗传限制如此之近。

注:化学加资讯栏目推送稿件及图片音视频等内容均有注明来源方,版权归原作者所有。化学加转载仅出于信息分享之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述,文章内容仅供参考。如果不同意分享或者涉嫌侵权请联系18676881059告知,我们将予以核实后即刻删除。