“基因魔剪”CRISPR-Cas9專利之爭出現(xiàn)新變數(shù)，華人科學家張鋒面臨不利局面？

12月23日凌晨零時，女生物學家、美國加州大學伯克利分校的研究者詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）與合作者發(fā)表論文稱，她們發(fā)現(xiàn)了新的CRISPR-Cas基因編輯系統(tǒng)X和Y：CRISPR–CasX 、CRISPR–CasY，可能用于開發(fā)極具應(yīng)用價值的基因編輯工具。

詹妮弗·杜德納顯然吸取了CRISPR-Cas9專利之爭的教訓：該論文標明，加州大學已就論文中的最新發(fā)現(xiàn)，向美國專利商標局提交了臨時專利（provisional patent）申請，詹妮弗·杜德納是多位發(fā)明人之一。

該研究論文很短，其文字部分僅三頁（Research Letter），其論文標題為《來自非培養(yǎng)微生物的新CRISPR-Cas系統(tǒng)》（New CRISPR–Cas systems from uncultivated microbes）（DOI: 10.1038/nature21059），目前已在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然》（Nature）上。詹妮弗·杜德納和同樣來自美國加州大學伯克利分校研究者、女科學家吉蓮·班菲爾德（Jillian F. Banfield）為該論文的兩位通訊作者。

新CRISPR-Cas基因編輯系統(tǒng)X和Y發(fā)現(xiàn)于非培養(yǎng)物，或被稱為“不可培養(yǎng)物”。人類生存的自然環(huán)境中充斥著各種各樣的微生物，比如細菌、真菌。人們目前只發(fā)現(xiàn)有限幾種培養(yǎng)方法，可以培養(yǎng)出種類有限的微生物。更多種類的微生物，還隱藏在人類的認知疆域之外。

吉蓮·班菲爾德帶領(lǐng)的研究人員，跳過“培養(yǎng)”這一步驟，“直接”研究了地下水、土壤、嬰兒腸道和其它各種環(huán)境中微生物。在它們的基因組中，經(jīng)過與CRISPR-Cas9的類比，她們發(fā)現(xiàn)了CRISPR–CasX 和CRISPR–CasY。

這兩種系統(tǒng)在詹妮弗·杜德納的實驗室接受了檢測，其活性得到了證實。

此外，論文作者還首次報告稱，在古菌域中發(fā)現(xiàn)了Cas9。這引人關(guān)注，因為過去學術(shù)界一直認為細菌以外原核生物，如古菌，“體內(nèi)”沒有此類基因編輯系統(tǒng)。根據(jù)三界分類系統(tǒng)，地球上的生命被分為三類：細菌、古菌、真核生物。古菌、細菌細胞中都沒有細胞核，是原核生物。

CRISPR–Cas系統(tǒng)中的Cas，指的是“基因魔剪”中的剪刀，而CRISPR幫助剪刀確定剪開的位置。

2012年6月28日，詹妮弗·杜德納實驗室在《科學》（Science）雜志發(fā)表論文（A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity）稱，利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)在生物體外、試管中，實現(xiàn)了對DNA序列的修改；次年，2013年1月29日，杜德納實驗室將這一技術(shù)成功應(yīng)用在人類細胞中的論文發(fā)表在《Elife》上（RNA-programmed genome editing in human cells）。

但此前，美國博德研究所張鋒課題組將這一系統(tǒng)應(yīng)用在人類細胞上的研究論文已于2013年1月3日發(fā)表在《科學》雜志上。并且通過繳納專利快速審核費用，張鋒率先拿到了CRISPR-Cas9系統(tǒng)應(yīng)用于哺乳動物細胞的專利。

加州大學伯克利分校提起訴訟，以爭奪這一專利的歸屬權(quán)，目前，美國專利商標局尚未做出最終裁決。

DNA或基因被稱為生物體的“底層密碼”。對這一密碼的修改，因為食品工業(yè)、制藥業(yè)和臨床治療等領(lǐng)域的需求，早已開始廣泛應(yīng)用。

除了轉(zhuǎn)基因技術(shù)，基因編輯技術(shù)是目前最常用的修改基因（或基因組）的技術(shù)。

CRISPR-Cas9是目前最前沿的基因編輯技術(shù)，全球科研人員都在試圖開發(fā)更實用的基因編輯技術(shù)，超越CRISPR-Cas9。比如，備受國際社會關(guān)注河北科技大學副教授韓春雨課題組，5月2日，他們與合作者在《自然》子刊《自然·生物技術(shù)》發(fā)表論文稱，發(fā)現(xiàn)了效率高于CRISPR-Cas9的新的基因編輯技術(shù)Ng-Ago技術(shù)，但其實驗結(jié)果目前遭到重重質(zhì)疑，并被學術(shù)期刊調(diào)查中。

此外，9月15日，南京大學醫(yī)學院附屬金陵醫(yī)院的周國華研究員、南京大學模式動物研究所的趙慶順教授和朱敏生教授在國際學術(shù)期刊《基因組學》（Genome Biology）上發(fā)表論文，報告了一種基于結(jié)構(gòu)引導的內(nèi)切酶（SGN，Structure-guided nuclease）實現(xiàn)體內(nèi)外DNA任意序列的靶向和切割的基因編輯新技術(shù)。