生物学家|4岁跻身于世界顶尖生物学家( 四 )

2011年2月，在博德顾问委员会的一次会议上，一位访问学者报告了他关于细菌基因组里一种被称为CRISPR的免疫系统的研究。“当时我坐在屋子的后面，正有些走神” ，张锋回忆说，但是这个奇怪的名字立刻激发了他的好奇心。
“我完全不知道CRISPR是什么，但我用Google对它进行了搜索，实在是非常兴奋。幸运的是，这个领域开始的时间不长，要读的文献并不多。”几天之后，在迈阿密参加一次学术会议时，他大部分时间都待在宾馆阅读关于CRISPR的论文。
他了解到CRISPR全名为“规律成簇的间隔短回文重复序列” ，是微生物学家从细菌中发现的。CRISPR在细菌中的作用是抵御病毒入侵。CRISPR系统同时拥有“搜索”和“摧毁”两种机制：使用遗传物质RNA寻找特定序列的DNA ，同时使用一种称为Cas9的酶来切开DNA 。CRISPR可以抵御侵染乳酸杆菌的病毒，而这种病毒侵染后会使酸奶变味，张锋说， “当时这个领域关注的是使用CRISPR生产更好的酸奶” 。
张锋却有着更为宏大的目标。“我们能让它在人类细胞中工作吗？”他发邮件给他的研究生丛乐， “这可能会是个大项目” 。
这确实是一个大胆的目标。继续研究TALEs ，这是一个更加成熟的技术，当然会更加安全，丛乐后来回忆说，但“我们决定试一下CRISPR ，它值得冒险” 。

张锋来到博德研究所 KATHERINE TAYLOR/STAT

疯狂工作

回到剑桥以后，丛乐“立刻意识到张锋为何如此激动” 。TALEs简直要让他们发疯了，合成一个接一个蛋白需要大量的劳动，而且经常不能靶定他们想要的DNA序列。但是CRISPR使用RNA ，而不是蛋白质识别基因组中特定的DNA序列。如果合成蛋白质就像使用积木拼装过山车一样复杂，组建RNA则像用线穿珠子那样容易。
俩人并没有像其他科学家那样先去细菌中研究CRISPR热热身，他们直接跳入到人类和老鼠的细胞，如果CRISPR能够在这些高等动物的细胞中工作，就能立刻证明它的医学价值。在办公室的白板上，张锋列出了每一个他们需要做的实验，并将它们一一分解。
“刚开始只有张锋和我，我们发了疯地拼命工作” ，丛乐说。他们用了几个月的时间测试Cas9酶，特别是要监测这些酶是否能够进入人类细胞的细胞核。CRISPR系统起源于细菌，而细菌中并不含有细胞核，所以并不能保证它也能在真核细胞中工作。“我们希望能证明CRISPR比TALEs更好用，这是革命性的，也为基因组编辑提供新的选择。”丛乐说。
他们经常工作到晚上11点或者更晚。张锋要给学生上课，到下午晚些时候才能开始他的实验。他们休息时吃拉面、中餐外卖或者卷饼。只有一次，张锋临时决定参加所住公寓中心的一个派对，并且尝试了人生中的第一口龙舌兰酒（每人只喝了一口，当晚他们又都回到了实验室）。
这两个科学家希望证明至少两件关键的事情：CRISPR能够在老鼠和人的细胞中编辑基因组，被编辑的基因组能够按照他们的想法工作。他们使用绿色荧光蛋白追踪基因，张锋高中时就对荧光蛋白情有独钟；他们使用荧光显微镜和高级照相机研究绿色荧光：细胞里的绿色荧光越少，说明CRIPSR敲除的绿色荧光基因越多。
到2012年的春天，张锋说，这些基础的工作已经完成，他们也有足够的数据来发表文章。但是这只会是一篇普通文章。“我不想只是因为结果已经可以发表就投稿， ”他说， “我希望等到我们有重大的进展时再发表文章，而不是只为成为第一。”
“我们以为时间很充裕， ”丛乐回忆说， “不知道还有竞争者。”
但竞争确实发生了。2012年6月，瑞典于默奥大学(Umea University)的法埃马纽埃尔卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和加州大学伯克利分校的詹妮弗杜德纳（Jennifer Doudna）领导的研究小组在《科学》杂志上发表文章，报道了在试管中使用CRISPR-Cas9来切割DNA序列， “揭示了使用RNA来编辑基因组的可能性” 。