埃马纽埃尔·卡彭蒂耶（Emma n u elle Charpentier）和詹妮弗·杜德纳（Jennifer A. Doudna）获得了2020年的诺贝尔化学奖，获奖理由是她们发现了最先进的基因技术工具之一：CRISPR/Cas9基因剪刀。研究者运用这种工具，可以极其精准地改变动物、植物和微生物的DNA。这项技术掀起了分子生物学的革命，为植物育种带来了新的机遇，为新的癌症治疗手段注入能量，也让治愈遗传性疾病不再只是个梦想。

被病原细菌吸引的卡彭蒂耶

有些人将埃马纽埃尔·卡彭蒂耶描述为充满动力、细心并缜密的人，还有人说她坚持不懈地探索未知。她自己则喜欢引用路易斯·巴斯德的名言：“机会只留给有准备的人。”对探索新知、自由独立的急切渴望，引导着她走在今天的道路上。她在巴黎的巴斯德研究所度过了博士生涯。算上这段经历，她在5个国家、7座城市的10家不同机构工作过。

2002年，卡彭蒂耶在维也纳大学创建了自己的研究团队。她将研究聚焦于化脓性链球菌。为了更好地理解化脓性链球菌，卡彭蒂耶决定全面研究这种细菌的基因调控方式。这一决定让她在发现基因剪刀的道路上迈出了第一步。

科学——如侦探故事一样曲折

在卡彭蒂耶仔细地研究化脓性链球菌的同时，杜德纳正学习有关CRISPR系统的知识。

杜德纳有着强烈的求知欲。一天，她的父亲将詹姆斯·沃森写的《双螺旋》放在了她床上。詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克解明DNA分子结构的故事仿佛一部侦探小说，与杜德纳在学校课本中读到的科学知识迥异。她被科学研究的过程深深吸引了，并意识到科学不只是简单地列举事实。

不过，开始亲自解决科学之谜时，她并未将注意力放在DNA上，而去关注了DNA的“分子同胞”——RNA。2006年，她在加州大学伯克利分校领导着一个研究团队，已经专注于RNA研究二十年了。那时她已经被认为是一个成功的研究者，并且是许多开创性项目的带头人。同时她刚刚开始进入一个激动人心的新兴领域——RNA干扰。

而在2009年，卡彭蒂耶得到了一个在瑞典北部于默奥大学研究的好机会。此时，她对能够调控基因的小RNA分子非常感兴趣，早在柏林进行科研工作时，她就已经同其他研究者们一起为化脓性链球菌中的RNA测序。卡彭蒂耶并且于2011年3月发表了对tracrRNA的新发现。她知道接下来将会发生一些激动人心的事情。

在接下来对CRISPR-Cas9系统的研究中，卡彭蒂耶迫切地希望与一位生物化学家合作。自然而然地，她选择了詹妮弗·杜德纳。于是那个春天，当卡彭蒂耶被邀请前往波多黎各参加一个学术会议、讲述她的发现时，她的目标就是同這位经验丰富、技艺高超的伯克利研究员——杜德纳见面。

波多黎各咖啡馆里，改变人生的聚会

在会议的第二天，她们恰巧在一家咖啡馆碰了面。杜德纳的一名同事介绍她们认识了对方。就这样，她们开始了正式的合作……

经过大量的头脑风暴和无数次失败的实验，她们最终在实验中加入了tracrRNA。在此之前，她们曾认为只有当 CRISPR-RNA 被切割成活性形式时，tracrRNA才是必需的。但是一旦Cas9遇上了tracrRNA，每个人都在等待的事终于发生了——DNA 分子被切割成了两部分。

链球菌已经演化出的这种对抗病毒的武器简单而有效，甚至可说是非常出色。基因剪刀的历史本可能就停在此处——有一种能给人类带来巨大痛苦的细菌，卡彭蒂耶和杜德纳发现了这种细菌体内的一个基本运行机制。这一发现本身就足够令人震惊，但准备充分的大脑还能抓住更稍纵即逝的机会。

一个划时代的实验

她们决定尝试去简化基因剪刀。利用关于tracrRNA 和 crispr-RNA 的新知识，她们找到了将两者融合成一个分子的方法，并命名为引导 RNA。利用这种简化的基因剪刀，她们做了一个划时代的实验——研究是否可以控制这种基因工具，使其在研究者想要的位置上切割 DNA。

到了这个时候，她们知道自己即将取得重大突破。她们从杜德纳实验室的冰箱里拿了一个现成的基因，然后选择5个不同的位点去切割这个基因。然后，她们修改了剪刀的 CRISPR 部分，使其序列与将要裁剪的部分相匹配。结果是压倒性的大胜。DNA 分子在正确的位置，被精确地切割了。

在此之前，改变细胞或生物体里的基因是非常耗时的，有时甚至是不可能的。而研究人员用上基因剪刀之后，理论上想切哪段基因就可以切哪段基因。然后，再用细胞自身的系统来做DNA修复，改写生命代码就很容易了。

（摘自微信公众号“果壳”，有删改）

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