基因魔剪专利之争现新变数?杜德纳发现新“剪刀”并申请专利

来源:澎湃新闻 / 作者: / 2016-12-23
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“基因魔剪”CRISPR-Cas9专利之争出现新变数,华人科学家张锋面临不利局面?

12月23日凌晨零时,女生物学家、美国加州大学伯克利分校的研究者詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)与合作者发表论文称,她们发现了新的CRISPR-Cas基因编辑系统X和Y:CRISPR–CasX 、CRISPR–CasY,可能用于开发极具应用价值的基因编辑工具。

结合着DNA的Cas9。

詹妮弗·杜德纳显然吸取了CRISPR-Cas9专利之争的教训:该论文标明,加州大学已就论文中的最新发现,向美国专利商标局提交了临时专利(provisional patent)申请,詹妮弗·杜德纳是多位发明人之一。

杜德纳(左)。

该研究论文很短,其文字部分仅三页(Research Letter),其论文标题为《来自非培养微生物的新CRISPR-Cas系统》(New CRISPR–Cas systems from uncultivated microbes)(DOI: 10.1038/nature21059),目前已在线发表在国际学术期刊《自然》(Nature)上。詹妮弗·杜德纳和同样来自美国加州大学伯克利分校研究者、女科学家吉莲·班菲尔德(Jillian F. Banfield)为该论文的两位通讯作者。

新CRISPR-Cas基因编辑系统X和Y发现于非培养物,或被称为“不可培养物”。人类生存的自然环境中充斥着各种各样的微生物,比如细菌、真菌。人们目前只发现有限几种培养方法,可以培养出种类有限的微生物。更多种类的微生物,还隐藏在人类的认知疆域之外。

吉莲·班菲尔德带领的研究人员,跳过“培养”这一步骤,“直接”研究了地下水、土壤、婴儿肠道和其它各种环境中微生物。在它们的基因组中,经过与CRISPR-Cas9的类比,她们发现了CRISPR–CasX 和CRISPR–CasY。

这两种系统在詹妮弗·杜德纳的实验室接受了检测,其活性得到了证实。

此外,论文作者还首次报告称,在古菌域中发现了Cas9。这引人关注,因为过去学术界一直认为细菌以外原核生物,如古菌,“体内”没有此类基因编辑系统。根据三界分类系统,地球上的生命被分为三类:细菌、古菌、真核生物。古菌、细菌细胞中都没有细胞核,是原核生物。

CRISPR–Cas系统中的Cas,指的是“基因魔剪”中的剪刀,而CRISPR帮助剪刀确定剪开的位置。

2012年6月28日,詹妮弗·杜德纳实验室在《科学》(Science)杂志发表论文(A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity)称,利用CRISPR-Cas9系统在生物体外、试管中,实现了对DNA序列的修改;次年,2013年1月29日,杜德纳实验室将这一技术成功应用在人类细胞中的论文发表在《Elife》上(RNA-programmed genome editing in human cells)。

但此前,美国博德研究所张锋课题组将这一系统应用在人类细胞上的研究论文已于2013年1月3日发表在《科学》杂志上。并且通过缴纳专利快速审核费用,张锋率先拿到了CRISPR-Cas9系统应用于哺乳动物细胞的专利。

加州大学伯克利分校提起诉讼,以争夺这一专利的归属权,目前,美国专利商标局尚未做出最终裁决。

DNA或基因被称为生物体的“底层密码”。对这一密码的修改,因为食品工业、制药业和临床治疗等领域的需求,早已开始广泛应用。

除了转基因技术,基因编辑技术是目前最常用的修改基因(或基因组)的技术。

CRISPR-Cas9是目前最前沿的基因编辑技术,全球科研人员都在试图开发更实用的基因编辑技术,超越CRISPR-Cas9。比如,备受国际社会关注河北科技大学副教授韩春雨课题组,5月2日,他们与合作者在《自然》子刊《自然·生物技术》发表论文称,发现了效率高于CRISPR-Cas9的新的基因编辑技术Ng-Ago技术,但其实验结果目前遭到重重质疑,并被学术期刊调查中。

此外,9月15日,南京大学医学院附属金陵医院的周国华研究员、南京大学模式动物研究所的赵庆顺教授和朱敏生教授在国际学术期刊《基因组学》(Genome Biology)上发表论文,报告了一种基于结构引导的内切酶(SGN,Structure-guided nuclease)实现体内外DNA任意序列的靶向和切割的基因编辑新技术。

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