为什么张锋没有获得 2020 年诺贝尔化学奖？他对 CRISPR 基因编辑技术贡献有多大？ 第1页

首先祝贺CRISPR基因编辑技术和两位获奖科学家的工作获得了诺贝尔奖的认可。

利益相关：本科在清华生物系/电子系师从饶子和院士学习，到哈佛大学医学院读博士，是MIT/Broad Institute张锋实验室的第一个学生，毕业后在麻省理工学院Aviv Regev教授指导下完成博士后，现在是斯坦福大学医学院助理教授。博士期间从2011年开始在张锋实验室做CRISPR研究，我们的工作首次实现了人类细胞中的CRISPR基因编辑（论文最终发表于2013年），也是一部分相关基因编辑专利申请中的共同发明人（CRISPR一系列专利存在争议，法律范畴无法评论）。希望分享一些自己的科研经历，不代表官方言论。我很喜欢知乎，从读博时就是忠实用户，也愿意通过这个平台分享（虽然大部分时间看的是和生物医学研究无关的问题，很感谢各位知乎大神的回答）。

下面从我个人的经历回顾了张锋实验室从2011年开始进行CRISPR基因编辑研究的过程，从概念提出到技术设计、反复试错、最终首次实现人类细胞基因编辑，都早于并独立于2012年诺贝尔奖得主的论文，所以非常遗憾张锋未能分享诺贝尔奖，不过这次的颁奖帮助传播和揭示了CRISPR基因编辑技术的影响力和重要性。

1. CRISPR生物学原理的研究 - 基因编辑开发的起点：和很多改变我们生活的重大发现一样，开始时经常是少数人，在孤独寂寞中的坚持与努力。其他知乎大号/知乎大神答案中所陈述的，日本，西班牙，匈牙利，奥地利，美国等早期研究组从1993年到2011年的一系列研究发现帮助我们理解了CRISPR是什么，在细菌中如何工作等（CRISPR科研发展的时间线可以参考这篇Cell的综述论文）。很多早期文章并不是在顶级杂志，我刚接触这个领域时，经常找文献的原文都很困难，但这些都是极重要的起点研究。 因为多年的科学积累，这些开创性的CRISPR生物学研究让我们早在2011年之前，就已知道了Cas9为代表的CRISPR蛋白是DNA切割酶。比如2007年时，科学家已经发现CRISPR可以切断噬菌体DNA保护细菌，从而防止酸奶变质（这个很有趣有机会单独分享）。

但一个本质的区别是， 这些工作并不是着眼于将CRISPR用于进行基因编辑，所以这些生物学理解为CRISPR基因编辑技术打下了理论基础，类似我们对于干细胞的生物学理解，为诱导干细胞iPSC这一技术打下了基础。诱导干细胞使用了著名的四个基因Oct4, Sox2, Klf4, cMyc (OSKM)，虽然对于这四个基因的生物学研究极为重要，但是iPSC技术的关键一步是实现诱导干细胞技术的科学家完成的。

（类似科学发现中的坚持，如果有兴趣可以参考：诱导干细胞iPSC，我至今还记得本科上课时清华的吴畏老师告诉我们，想法不一定没人想到，但大部分人都没有耐心恒心去这么努力坚持做，也记得看到中国科学家各种干细胞顶尖成果时的激动）。

2. 我在MIT,Harvard参与的ZFN/TALE等早于CRISPR的前一代基因编辑技术：我2009年先在George Church实验室和张锋、Sriram Kosuri、Paula Arlotta几位科学家共同工作时第一次接触到基因编辑技术。最开始，我们主要研究ZFN/TALE基因编辑技术，这是早于CRSPR的前一代基因编辑技术。2011年，我们首次在哺乳动物/人类细胞实现了TALE基因调控编辑（论文2011年发表在Nature Biotechnology），而同期Miller等人的论文也开发了类似的TALEN技术。基因编辑领域的很多工作都是多个研究组独立进行。

3. 从2011到2014年在张锋实验室进行CRISPR基因编辑技术开发的过程

张锋2011年初设想可以用CRISPR来代替TALE进行基因编辑。我们经过非常长期的努力和试错，加上团队一起合作的努力，实现了这一预想。

尽管CRISPR概念潜力巨大，在2012年之前，科学家仅在原核细胞或体外试管实验中成功检测到了CRISPR的编辑活性（包含本次诺奖得主们2012年的重要论文）。然而，我们最感兴趣的是哺乳动物和人类细胞的基因编辑。人类细胞的结构和环境复杂度远远高于细菌细胞，所以在生物学历史上，大量技术虽然适用于细菌或体外，但未能在人类细胞中实现。本届诺奖获得者Jennifer Doudna在采访和其他场合提到其2012发表的关键论文时，表达了“techniques for making these modifications in animals and humans have been a huge bottleneck”，她们团队当时在这个方向的尝试遇到了 “many frustrations”（原文链接1，链接2）。

在张锋实验室，我们从2011年开始开发能在人体细胞进行基因编辑的CRISPR系统，积累早期的经验，在2012期间我们终于提交了论文，最终2013年在Science发表。在这篇文章中我们首次证实了CRISPR在哺乳动物细胞的编辑能力（同期的Science杂志上，也发表了George Church实验室的精彩工作，所使用的系统与两位诺奖得主2012年的论文一致，但与张锋2011年原始设计不同，这也从侧面验证了我们的研究独立于这些工作）。随后发表的Keith Joung，Jin-soo Kim等各个研究组的工作也推动了领域的前进，这些研究也再次验证了前面第2点中提到的科学正是在大家的共同努力下进步的。

事实上，张锋实验室从2011年初开始的CRISPR基因编辑研究，在2011年2月就有了真核细胞CRISPR基因编辑技术的概念设计（并有公开的存档证明，链接）。所以，从概念提出到技术设计、再到反复试错、最终实现人类细胞基因编辑，都早于且不依赖于2012年诺奖得主论文的发表。由于真核细胞中CRISPR基因编辑的复杂性、不可控性和我们工作的原创性，这篇2013发表的工作收获了大量的关注和广泛祝贺，也为之后一系列推动CRISPR基因编辑领域前进的研究铺下了坚实基础。所以，张锋实验室基于这一工作开发的基因编辑工具盒被大量实验室和公司广泛用于研究和基因治疗中（如其他回答中提到的PX330等），而2013年的突破性论文目前是CRISPR基因编辑领域引用最高的文章。

这是为什么张锋也被学界中很多同仁期待为最可能的诺奖得主之一。

感想：两位得奖人Emmanuelle/Jennifer实至名归。同时，非常遗憾张锋未能分享诺奖。和很多领域一样，有时会有不同研究组，科学家在不同地点，相近的时间，独立发现/开发类似或者相关的结果。在诺奖历史上，因为人数限制等原因，有大量的杰出科学家与诺奖失之交臂，其中有不止一位华人科学家。其他CRISPR领域的早期先驱，比如欧洲的Virginijus Šikšnys, 以及为CRISPR生物学作出了突出贡献的科学家，Rodolphe Barrangou, Philippe Horvath等等亦做出了重要的工作。

关于专利问题的更新：有一些知友询问关于专利的问题，我并不专业但是在这里分享一些我所了解的信息。所有张锋实验室相关基因编辑专利的权益所有人都是大学和研究所，发明人能够分享其中的小部分而大部分专利所得都会被用于支持学校和研究工作。我们进行基因编辑技术开发的目标是让所有的科研人员都可以方便高效、开放开源的使用所有我们的基因编辑工具，从而治疗疾病，改善环境，让我们生活的更健康，这也是我们科研的动力。谢谢大家的关注！