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北京时间2020年10月7日,瑞典皇家科学院定将2020年诺贝尔化学奖授予德国马克斯・普朗克病原学研究所的马纽尔・卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)博士以及美国加州大学伯克利分校的詹妮弗・杜德纳(Jennifer Doudna)博士。

两名女性科学家因配合发现了CRISPR Cas9基因编辑手艺而名声鹤立,为人们在人体和其他动物细胞上实现基因编辑奠基了主要基础。

皇冠注册:基因编辑CRISPR手艺配合发现人丛乐:张锋为何痛失诺奖? 第1张

一时间,基因编辑这项专业手艺成为民众关注的焦点,而同样发现晰基因编辑CRISPR手艺的华裔科学家张锋却与诺贝尔奖失之交臂,科学界在为之感到遗憾和惋惜的同时,也热议其为什么没有获得诺奖。10月9日,MIT/Broad Institute张锋实验室的第一个博士生、现任斯坦福大学医学院助理教授丛乐向21新康健记者示意,诺贝尔奖对于基因编辑手艺的认可,展现了这一手艺的影响力和主要性,他祝贺上述两位科学家获奖,但对于张锋未能分享诺奖感到遗憾。

了解,张锋实验室2011年最先举行人体细胞的CRISPR基因编辑研究,从看法提出到手艺设计、频频试错、最终实现人类细胞基因编辑,都早于且不依赖于2012年诺贝尔奖得主论文的揭晓。

“和许领域中的功效一样,有时会有差别研究组、差别科学家在差别地址、相近的时间,自力发现/开发出类似或者相关效果。在诺贝尔奖历史上,由于人数限制等缘故原由,有大量的卓越科学家与之失之交臂,其中有不止一位华人科学家。”

丛乐指出,海内外洋有许多华人科学家,不论是研究水平,照样对产业生长的推动,包罗所获产业投资机构的支持,都在最顶尖之列,以是他很期待继续看到华人在这个领域的孝敬。

01

为什么张锋没获奖?

10月8日,丛乐在知乎上揭晓文章以为,两位女性科学家的得奖实至名归,但同时,他对张锋未能分享诺奖也异常遗憾。

丛乐指出,和许多领域中的功效一样,有时会有差别研究组、差别科学家在差别地址、相近的时间,自力发现/开发出类似或相关效果。但由于人数限制等缘故原由,会有大量的卓越科学家与诺贝尔奖失之交臂。事实上在CRISPR生物学领域,欧洲的Virginijus ik nys、Rodolphe Barrangou、Philippe Horvath等先驱者均作出了突出孝敬。

丛乐本科在清华生物系/电子系师从于饶子和院士,后到哈佛医学院攻读博士,是MIT/Broad Institute张锋实验室的第一个学生,结业后在麻省理工学院Aviv Regev教授指导下完成博士后,现为斯坦福大学医学院助理教授。

据了解,2009年,丛乐刚到基因领域大牛、二代测序发现人之一的George Church实验室做研究生的时刻,张锋刚好在该实验室做juniorfellow(属于有自力PI资质的职位)。就此过程中,丛乐发现了基因组学中更为前沿的基因编辑手艺。

丛乐从2011年最先在张锋实验室做CRISPR研究,并首次实现了人类细胞中的CRISPR基因编辑(论文最终揭晓于2013年),也是一部分相关基因编辑专利申请中的配合发现人(CRISPR一系列专利存在争议,执法范围无法谈论)。

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丛乐刚最先接触基因编辑这个领域时,许多早期文章并没有揭晓在顶级杂志,他们经常遇到找文献原文都很难题的情形,但这些都是极主要的起点研究。日本、西班牙、匈牙利、奥地利、美国等早期研究组从1993年到2011年的一系列研究发现,辅助他们明白了CRISPR是什么、在细菌中若何事情等。

丛乐先容说,由于多年科学积累,这些开创性的CRISPR生物学研究让他们早在2011年之前,就已知道了Cas9为代表的CRISPR卵白是DNA切割酶。好比2007年时,科学家已经发现CRISPR可以切断噬菌体DNA珍爱细菌,从而防止酸奶变质。

“但这些早期事情和厥后的基因编辑研究的一个本质区别是,它们并不着眼于将CRISPR用于基因编辑,以是这些生物学明白更多是为CRISPR基因编辑手艺打下了理论基础,类似我们对于干细胞的生物学明白,为诱导干细胞iPSC这一手艺打下了基础。诱导干细胞使用了著名的四个基因Oct4, Sox2, Klf4, cMyc(OSKM),虽然对于这四个基因的生物学研究极为主要,然则iPSC手艺的要害一步是实现诱导干细胞手艺的科学家完成的。”丛乐指出。

2009年,丛乐在George Church实验室和张锋、Sriram Kosuri、Paula Arlotta几位科学家配合事情时第一次接触到基因编辑。最最先,他们主要研究ZFN/TALE基因编辑手艺,这是早于CRSPR的前一代基因编辑手艺。2011年,他们首次在哺乳动物/人类细胞实现了TALE基因调控编辑(论文2011年揭晓在Nature Biotechnology),而同期Miller等人的论文也开发了类似的TALEN手艺。基因编辑领域的许多事情都是多个研究组自力举行的。

2011年头,张锋设想可以用CRISPR来取代TALE举行基因编辑,经由历久起劲和试错,团队互助实现了这一预想。

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丛乐称,只管CRISPR看法潜力伟大,在2012年之前,科学家仅在原核细胞或体外试管实验中乐成检测到了CRISPR的编辑活性(包罗本次诺贝尔奖得主们2012年的主要论文),但他们最感兴趣的是哺乳动物和人类细胞的基因编辑。

人类细胞的结构和环境复杂度远高于细菌细胞,以是在生物学历史上,大量手艺虽然适用于细菌或体外,却未能在人类细胞中实现。本届诺贝尔奖获得者杜德纳也曾在其他场所提到其2012揭晓的要害论文时,示意“从动物到人类的手艺演进上存在伟大瓶颈(techniques for making these modifications in animals and humans have been a huge bottleneck)”,她们团队那时在这个偏向的实验遇到了 “大量挫折”。

而在张锋实验室,团队从2011年最先开发能在人体细胞举行基因编辑的CRISPR系统,2012年提交论文,最终于2013年在Science揭晓。事实上,张锋实验室在2011年2月就有了真核细胞CRISPR基因编辑手艺的看法设计(有公然存档证实)。

以是,这部分事情从看法提出到手艺设计、再到频频试错、最终实现人类细胞基因编辑,都早于且不依赖于2012年诺贝尔奖得主论文的揭晓。

由于真核细胞中CRISPR基因编辑的复杂性、不可控性和事情的原创性,这篇2013年揭晓的论文收获了大量关注和祝贺,也为之后一系列推动CRISPR基因编辑前进的研究铺下了坚实基础。张锋团队基于这一事情开发的基因编辑工具盒被大量实验室和公司普遍用于研究和基因治疗中。停止现在,该突破性论文也是CRISPR基因编辑领域引用最高的文章。

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因此,张锋本是被学界许多同仁期待为最可能的诺贝尔奖得主之一。

02

挑战与时机并存

10月7日,首都医科大学校长饶毅在其民众号“饶议科学”中表达了以下看法:

独到的原创 比 慎密的竞争 更优雅

发现和发现 较 揭晓和展示 更主要

实际上,早在2015年诺贝尔生理学或医学奖宣布前夕(昔时屠呦呦因青蒿素获奖),就有媒体在预测张锋能否获诺贝尔奖 。

彼时饶毅看到微信朋友圈有人转发《80后华人学霸:明天会得诺贝尔奖吗?》, 即以为张锋迄今的事情生怕并未到达获得诺奖的水平,希望华人得奖是优越的意愿,但不应该忽略客观公正。

但饶毅也强调,张锋年轻有为,伶俐用功,由于以后的卓越研究事情而获得诺奖等种种声誉并非不可能。

在丛乐看来,诺贝尔奖对于基因编辑手艺的认可,也是展现了这一手艺的影响力和主要性。

事实上,基因编辑为人类疾病治愈、动植物研究等带来了伟大的影响。有报道称,2015年6月,英国伦敦一名1岁大的女婴因罹患白血病,进入了生命倒计时。在传统疗法周全失效的情形下,医生实验将基因编辑过的血液细胞注入她体内,没想到竟然乐成祛除了癌魔,缔造了天下首例婴儿白血病的治疗事业。

对于未来基因编辑的应用问题,丛乐向21新康健记者示意,与大部分新手艺的发展一样,基因编辑虽然远景广漠,但在待解决的手艺和应用层面上依然有诸多挑战。

“从科学手艺生长的角度来看,基因编辑还处在走向成熟的初期,以是也会最先有过热、欲速而不达的潜在问题,好比人类胎儿基因编辑,在历久安全性、编辑准确度、人类社会伦理等问题解决前,过快应用会可能发生反向作用,类似昔时基因治疗极速生长而导致病人意外殒命一样。以是我很赞许国家对于这一新兴手艺的稳健、有序处置。”丛乐剖析说。

另外,丛乐向21新康健记者指出,基因编辑既是挑战,也是时机。好比对于农业、环境等基因编辑手艺的科研支持,包罗罕有病、严重疾病的基因编辑治疗探索,中国科学家和一些初创企业已走在天下前线。据了解,中国一批基因编辑公司正在迅速发展中,如克睿基因、博雅辑因等。

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