““基因魔剪”背后的专利之争:基因编辑“一哥”张锋为何无缘诺奖？”

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你赢了诉讼却输了诺奖？

北京时间10月7日下午，诺奖化学奖正式公布，加利福尼亚大学伯克利分校的詹妮弗·杜德纳教授和德国马普托感染生物学研究所的伊曼纽尔·卡彭蒂埃教授成为该奖历史上第六七位女性获奖者，获奖理由是“发明”

据诺奖委员会介绍，杜德纳和卡彭蒂埃开发了基因技术中最尖锐的工具之一crispr-cas9“基因剪刀”。 研究人员利用这一技术可以极其准确地改变动物、植物和微生物的dna。 这给生命科学带来了革命性的影响，有助于研究者开发新的癌症疗法，使治愈遗传疾病的梦想成为现实。

作为这项研究的先驱女化学家，杜德纳去年率先提出了另一位科学家卡彭蒂埃和crispr-cas9的基因组用编程，被认为是生物学史上最重要的发现之一。

在年波多黎各的研究会议上，卡彭蒂埃认识到杜德纳，之后2人进行了研究。 crispr-cas9技术从来没有获得过奖项，受到世界的关注，对基础科学研究工作的肯定，肯定了两名女性在化学行业的贡献。

01魔剪crispr-cas9的前世今生

crispr是clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats (簇规则间隔短的回文重复序列)的首字母，是基因组dna上的特殊序列，来源于细菌和古细菌中的获得性免疫系统

1987年crispr被日本科学家发现，杜德纳和卡彭蒂埃开始研究发现了cas9这一蛋白质，crispr显示出作为基因组工具的巨大潜力，在农业、生物医药、人类健康方面发挥着巨大的作用。

年，杜德纳和卡彭蒂埃在《科学》杂志上发表了第一篇研究论文，两人领导的团队首次体外说明了纯化cas9蛋白，使用cas9的crispr系统可以切断任意的dna链，crispr将基因转化为活细胞的能力

科学家可以通过crispr高效、准确地改变和交换植物、动物乃至人类的基因，改造后的crispr技术被广泛应用于农业和生物医药行业。 crispr由于简单、廉价、高效，成为世界上最受欢迎的基因技术，被称为基因的“魔剪”。

02 crispr–ca S9是如何工作的？

簇，是规则间隔较短的回文重复序列——crisprs中分布着特殊的dna片段，该片段是为了识别入侵病毒的基因标记而从细菌入侵体内的病毒中获取的。

如果科学家想改变或去除基因，最先进的方法是定制能找到特定dna部位并切断的酶。 每次修饰基因时，科学家都必须设计新的蛋白质，比较想修饰的dna序列。 但是，杜德纳和卡彭蒂埃发现，cas9蛋白链球菌是免疫防御的酶，用rna将自己诱导成目标dna。 为了检测作用部位，cas9-rna复合体继续“扫描”，直到在dna上找到正确的部位。

每扫描一次cs9蛋白，都寻找同样短的“信号”序列。 cas9附着在dna上，检测邻近的序列是否与作为向导的rna匹配。 这个rna被称为向导rna(guide rna，grna )，只有在grna和dna一致的情况下，cas9蛋白才能切断dna。

设计诱导rna，将其与细胞基因组的特定部位结合，研究者们可以将cas酶定位于感兴趣的基因部位进行切开，常用的cas酶类型为cas9。 dna切开可以引起dna的修复，使这个有趣的部位正确。

03 crispr-cas9的影响与伦理问题

crispr-cas9作为探索艾滋病、老年痴呆症、精神分裂症等疾病的治疗方法被研究者使用。 利用crispr/cas9技术，科学家可以在人造血干细胞中制造基因，用动物模型长时间稳定地重建干细胞造血系统，其产生的外周血细胞具有抵抗HIV和白血病的能力。

目前世界上有许多crispr-cas9技术在临床上的成功例子，中国科学家利用crispr-cas9完成了世界上第一个基因干细胞治疗艾滋病和白血病的例子。 但是，随着该技术使生物体的基因修饰过程变得相当简单和便宜，研究者和伦理学家开始担心会引起负面效应的发生。 另外，基因潜在的基因脱靶风险也是其临床应用的最大障碍。

杜德纳对此表示，“科学的进步不应该因担心伦理问题而停滞不前，相反基础研究很重要，可以帮助科学家解释很多根本问题。 我一直希望我们科学家能以负责任的态度推进科学的迅速发展。 ”。

诺贝尔化学奖有185名获奖者，迄今为止只有5名女性，包括同时获得物理学奖和化学奖诺奖的居里夫人(玛丽居里)。 现在杜德纳和卡彭蒂埃的加入使女性诺贝尔化学奖获得者增加到了7名。 遗憾的是，crispr-cas9技术研究的另一先驱华裔科学家张锋教授与诺奖失去了交流。 这背后包括专利之争。

年8月17日，香槟和杜德纳共同在《科学》杂志上发表了研究论文，成功分析了crispr/cas9基因的机制，首次在体外说明了使用cas9的crispr系统可以切断任意的dna链，crispr

7个月后，华人科学家、麻省理工大学教授、博德研究所资深研究员张锋于去年2月在《科学》杂志上发表了复印件，将crispr/cas9基因技术首次应用于小鼠和人类细胞。

理论需要证实。 张锋不仅首次实现了哺乳动物细胞中crispr的基因，而且在这个申请上比杜德纳和卡彭蒂埃更早获得了专利。 与后者不同，张锋申请“适用专利加速审查机构”，适用程序的专利申请在12个月内得到批准。 年4月，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。 其中含有很多crispr-cas9用真核细胞制作的基础专利。

04专利之争

杜德纳和加利福尼亚大学伯克利分校很快提出异议。 据加利福尼亚大学伯克利分校介绍，杜德纳和卡彭蒂埃团队比博德研究所先提交专利申请，该专利申请的优先日期是年5月25日，但由于博德研究所要求迅速审查程序，后者首先被授予了重要专利。

年，杜德纳和卡彭蒂埃的团队向美国联邦法院上诉，被驳回。 该小组在此后继续由美国专利审判上诉委员会( ptab )介入，最终博德研究所的张锋小组在批准的专利中拥有将crispr系统用于真核细胞的“优先权”，杜德纳和卡彭蒂团队拥有crispr基因

crispr的专利战并没有就此结束。 年4月，加利福尼亚大学伯克利分校再次上诉，申请撤销ptab的判决。 博德研究所也就此提起诉讼，争论持续到美国时间9月10日，美国联邦巡回上诉法院( cafc )最终裁定麻省理工学院的张锋教授及其所属博德研究所拥有的crispr专利有效，维持ptab年2月的判决 根据判决电子文件，美国专利商标局认为博德研究所的发明和伯克利的申请涵盖了不同的范围，两者没有冲突。

加利福尼亚大学伯克利分校不同意这个结果，“博德研究所只是采用通常的现成工具”，是在植物和动物中应用crispr-cas9的6个研究小组之一，下一步是“联邦巡回区上诉法院重新考虑决策和美国最高

受益的方博德研究所发表了声明。 “博德研究所和加利福尼亚大学伯克利分校的专利和申请涉及不同的主题。 这互不干扰，除了诉讼以外，我们必须共同努力，使这种变革性技术广泛、开放地获得。 ”。

(作者:唐唯珂，潘展鹏:李欣夷，徐旭)