诺贝尔的励志故事有哪些 重写“生命密码”，两位诺贝尔化学奖得主的成长故事

北京时间10月7日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，法国科学家埃马纽埃尔·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和美国科学家珍妮弗·安妮·杜德娜（Jennifer A. Doudna） 获得2020诺贝尔化学奖，以表彰她们“发现了基因编辑技术中最有力的工具之一：CRISPR-Cas9基因剪刀。两位获奖者将分享1000万瑞典克朗（约合760万人民币）的奖金。

诺贝尔化学奖至今一共有183名得主，仅有5名女性获此殊荣。

诺贝尔化学奖委员会称：“卡彭蒂耶和杜德娜开发的CRISPR-Cas9”基因剪刀，极其精准的改变了动植物和微生物的DNA。这种开创性的方法彻底改变了分子生命科学，为植物育种带来了新机遇，已经对癌症治疗有所贡献，并有潜力在未来治疗其他的遗传性疾病。”

巴黎南部小镇多才多艺的女神

目前任教于德国洪堡大学的埃马纽埃尔·卡彭蒂耶， 2015年成为独立研究机构马克斯·普朗克感染生物学研究所的成员和主任，是知名的微生物学家和遗传学家。

卡彭蒂耶喜欢艺术、音乐和舞蹈。她弹钢琴，练习演奏和现代舞已经好几年了。

她称这是一项很好的锻炼，尤其是在纪律和创造力方面。“艺术对我的科学事业产生了重大影响：你需要严谨，但也需要能够放手。”

对卡彭蒂耶来说，生物学的复杂性，以及与人类的直接关系，成为她最着迷的领域。

1968年，卡彭蒂耶出生在巴黎以南约25公里的一个安静小镇夏潘捷。她的父亲是一位公园经理，母亲从事精神病学工作，从小鼓励她拓展自己的学术兴趣。

她回忆说：“我是一个非常认真的学生，但是我对很多事情都感兴趣。我既喜欢纯粹的科学和数学，但也对人文科学包括心理学，社会学和哲学感兴趣。”

她还记得父亲教会她许多植物的拉丁名。她笑着说：“也许这影响了我对科学的追求。”

卡彭蒂耶前往法国皮埃尔和玛丽大学攻读本科和研究生，于1991年获得生物化学学位，并于1995年获得微生物学博士学位。当她向家人宣布将在巴斯德研究所从事研究时，她妈妈并不感到惊讶。卡彭蒂耶回忆说：“妈妈告诉我，我12岁左右时就宣布有一天会在那儿工作。”

她说，“我虽然不太记得一些细节，但还能回想起小时候我的生物学老师在学校里讨论过一个微生物学相关的话题，引起了我对微生物学的兴趣。“

巴斯德研究所让卡彭蒂耶感觉像是夏潘捷的故乡。她意识到，研究型科学很适合她的个性：强烈的好奇心，对知识的智力的追求，喜欢与他人交流知识，享受团队合作的乐趣，有将复杂的科学发现转化为实际应用的愿望。

“这将对社会有所帮助，”她说，“我很高兴成为一名科学家。”

出生书香门第的“孤独”女学霸

有CRISPR基因编辑教母之称的杜德娜现在是美国加州柏克莱大学化学和分子生物学与细胞生物学的教授。

在接受《自然》杂志采访获奖感言时，杜德娜说，“我在夏威夷的一个小镇上长大，从未想过这种情况发生会发生。我真的很震惊。我认识这么多优秀的科学家，没获奖跟他们是否优秀无关，我真的感到很卑微。”

杜德娜1964年出生于美国华盛顿特区。七岁的时候，她和父母一起搬到了夏威夷最大岛上的一个非旅游小镇希洛（Hilo）。

她的父亲是夏威夷大学的英语文学教授，而母亲在一个当地的社区大学教历史。生活在一个以波利尼西亚人和亚洲人后裔占主导，大部分孩子来自蓝领家庭的社区中，金发、蓝眼睛，父母是学术精英的她总感到与周边的环境格格不入。

她常常“退缩”到书本中，或是一个人去探索岛上的火山景观、海滩和茂密的植被。杜德娜很快对夏威夷的自然美景和生态的多样性产生兴趣，并开始对科学着迷。

杜德娜的父母对天文学，地质学和进化论充满了热情，鼓励她对科学的兴趣，给她提供各种主题的科学书籍，并带她去参观博物馆。

有一个夏天，他们安排杜德娜与家庭好友夏威夷大学的生物学家唐·爱马仕（Don Hermes）一起度过一些时光。朋友唐·爱马仕与另外两名学生一起给杜德娜安排了一个任务，让她去调查一种特殊的真菌-棕榈疫霉菌是如何感染纸莎草的。尽管该项目仅持续了几个星期，他们发现钙离子在真菌的发育中起着重要作用。在跟爱马仕一起做研究时，杜德娜还学习了如何将真菌嵌入树脂中并刮掉切片以便在电子显微镜下检查。

杜德娜保留了对那个夏天的所有美好回忆。她说，“这是我第一次体验到科学发现的快感，一种从未感受过的，但渴望有更多的经历。”

大约在12、13岁时，受两件事的启发，杜德娜对生物化学产生了浓厚的兴趣。父亲在一个雨天的下午送她一本诺贝尔生理医学奖得主詹姆士华生（James Watson）的著作《双螺旋：发现DNA结构的故事》（The double helix），她被书中完美对称的双股螺旋结构所展现的生命奥秘所吸引。她听了一位年轻的女科学家关于正常细胞如何变癌的演讲。这两件事激发了杜德娜对科学的追求与渴望。

1985年，杜德娜在加利福尼亚州克莱蒙特的波莫纳学院获得化学学士学位。在2009年诺贝尔生理学与医学奖获得者、遗传学家杰克·绍斯塔克的指导下，1989年她获得哈佛大学生物化学博士学位。

事实证明，杜德娜的博士学位只是她漫长职业生涯的开始，她试图弄清RNA具有多样生物学功能的化学基础，对RNA可以提供有关生命起源的某些线索感兴趣。

“基因”女神们的命运交集

2011年3月，杜德娜参加在波多黎各举行的美国微生物学会会议时，会见了当时在瑞典于默奥大学工作的卡彭蒂耶。两位女微生物学因为CRISPR-Cas9的共同兴趣，决定试试看是否可以开展合作，共同发展CRISPR技术。

很多科学发现的背后都有一连串巧事，CRISPR-Cas9的故事也不例外。卡彭蒂耶实验室的克日什托夫·黑林斯基（Krzysztof Chylinski）和杜德娜实验室的马丁·伊内克（Martin Jinek）在毗邻的城镇长大，说着同样的波兰方言。杜德娜说：“他们开始通过Skype聊天。两人一拍即合，然后就开始分享数据，讨论做实验的想法。这个项目的合作就这样正式开始了。”

横跨大西洋的团队一起研究Cas9蛋白几个月，并且取得了决定性突破。他们发现：在自然界中——也就是在链球菌体内，Cas9蛋白倚靠的不是一个，而是两个RNA，来引导自己寻找DNA上的正确位点。

杜德娜说，“我们意识到，其实可以将这些RNA分子设计成一条gRNA。一套由一个蛋白质和一条gRNA组成的系统，就足以成为一个强大的基因修饰工具。我打了个寒颤，心想，天哪！我要赶快跑到实验室去，如果这能成功的话……”

他们真的成功了。2012年，她俩在《科学》杂志发表论文并首次指出，CRISPR-Cas9系统在体外实验中能“定点”对DNA进行切割，可显著提升基因编辑的效率。

论文一经发表，引起全世界的震惊，被认为是本世纪最为重要的生物发现之一。2015年，《科学》将它评为年度突破。杜德娜与卡彭蒂耶两位科学家也被《时代》周刊评为2015年全球最具影响力100人，并收获了包括生命科学突破奖、格鲁伯遗传学奖、沃伦·阿尔珀特奖在内的多项生命科学大奖。

编辑人体基因，就是修改人体DNA，主要是为根治基因突变引发的疾病，基因编辑在全球的基础研究与应用上，受到史无前例的关注。

不过某些酵素有自己的特殊结构，只能跟特定的DNA片段结合，变成精确切割目标基因，如果研究者想剪开另一段DNA，除非序列只有一点点差异，也要花费两三个月重新设计，组装全新的酵素，技术复杂，耗时又花钱。

杜德娜与卡彭蒂耶团队发现的CRISPR-Cas9基因剪刀技术，可以像剪刀一样切割所有的DNA，若目标基因换了，只要使用不同的核糖核酸，不需要重新设计复杂的酵素，就可以提升编辑基因效率。

因为CRISPR-Cas9基因剪刀使用起来非常简单，在世界各地的实验室中已变得司空见惯，也被广泛的应用在各领域上。除了在医学上给治疗遗传性疾病和新型癌症疗法带来新希望。全世界的研究人员正运用这项技术，培育出耐霉、害虫和干旱的作物。

这种工具促成了基础研究中的许多重要发现。在医学方面，新型癌症疗法的的临床试验正在进行，能够治愈遗传疾病的梦想即将实现。CRISPR-Cas9基因剪刀把生命科学带入了一个新时代，正在给人类带来极大的福祉。

化学奖委员会主席古斯塔夫森（Claes Gustafsson）在一份声明中表示，“此发明彻底彻底改变了基础科学，而且培育出了新的作物，将引导前所未有的医学疗法。”

不过，从医学道德角度，杜德娜与卡彭蒂耶认为在科学家、医生和公众完全了解这种基因剪辑技术的影响之前，应该停止试图改变人卵、精子中基因的尝试，这不仅仅会影响一个人，更会影响这个人的所有后代，这是他们与团队拒绝做的事。

2018年，中国科学家贺建奎就是利用CRISPR-Cas9技术，对人类进行进行基因编辑。这个人类史上首次“基因编辑婴儿”事件引发全球一片哗然。

://gruber.yale.edu/genetics/emmanuelle-charpentier

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