他是張鋒關鍵Science論文的共同作者，最新CRISPR成果再登Nature！

生物探索

編者按

最早提出CRISPR專利申請的科學家Luciano A. Marraffini日前在Nature雜誌發表了最新的研究成果，回答了一個存在已久的問題，即CRISPR究竟是如何工作的。這位「低調」的大神是張鋒2013年發表的、證明CRISPR可用於編輯人類細胞基因組的關鍵Science論文的共同作者。

3月29日，「魔剪」CRISPR再次登上Nature雜誌。來自洛克菲勒大學的3位科學家發表了一篇題為「CRISPR–Cas systems exploit viral DNA injection to establish and maintain adaptive immunity」的論文。這一研究成果回答了一個存在已久的問題，即CRISPR究竟是如何工作的。

當病毒想要感染微生物時，它們會刺穿細胞的「防護牆」，插入自己的遺傳密碼。該研究揭示了微生物是如何利用CRISPR快速抵禦這種即將到來的「威脅」。

先前，科學家們已經知道了一些基礎機理：當細菌的細胞被病毒DNA入侵後，它的CRISPR系統會捕獲並「記錄」病毒DNA的片段。如果相同的病毒再次出現，系統將會快速識別出來。

Luciano A. Marraffini

該研究的通訊作者Luciano A. Marraffini說：「我們知道CRISPR是通過捕獲病毒DNA片段發揮作用已有約十年的時間，但是在感染期間，這一關鍵的步驟究竟是何時發生的一直是個未解之謎。」

這一研究證實，CRISPR在病毒將自身基因組注射到細胞中一開始時就已「採取了行動」。

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實驗如何進行的？

為了查明這一具體時間點，研究小組設計了一個實驗，能夠在不同的時間點停止病毒的生命周期。隨後，研究人員開始觀察CRISPR系統是在何時以及如何捕獲病毒間隔序列的。

研究小組選擇了3個不同的時間點停止病毒感染。然而，不管他們在何時停止，CRISPR都會繼續捕獲病毒的間隔序列。這表明，這種「捕捉」在感染一開始就發生了。很顯然，這個時機非常重要。通過從病毒進入細胞的第一部分獲取間隔序列，CRISPR能夠確保在病毒再次來襲時立即攻擊它們。

Rapid response: Viruses (blue) attack a bacterial cell (yellow) by injecting their genome. A new study shows how the bacterial immune system quickly targets the invading DNA. Credit: Lee D. Simon/SCIENCE PHOTO LIBRARY

值得一提的是，當研究人員對CRISPR系統進行改造，使其「識別」病毒基因組末端（也就是注入細菌中的最後一部分）序列時，病毒還能夠努力增殖。該研究的第一作者Joshua W. Modell說：「這一結果證明，CRISPR非常聰明。它利用了病毒感染周期的細微差別，儘可能早地阻止了感染。」

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張鋒關鍵Science論文的共同作者

2013年，張鋒領導的研究小組在Science雜誌發表一篇關於CRISPR技術的關鍵論文（題目：Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems），首次證實了這一「魔剪」能夠編輯人類細胞的基因組。而這項最新研究的通訊作者Luciano A. Marraffini是這篇關鍵論文的共同作者。

小編從洛克菲勒大學官網了解到，Marraffini博士最近幾年在Nature、Cell等雜誌上發表了多篇CRISPR研究成果，部分見下圖：

最近，因為張鋒與Jennifer Doudna之間的專利之爭，也有報道指出，最早申請CRISPR專利的正是Marraffini博士。不過，他當時是將CRISPR系統描述為一個干擾基因表達的工具，而非基因編輯。遺憾的是，這項專利申請最終沒能通過。

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參考資料：For microbes fighting viruses, a fast response means a better defense

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