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今天下午，诺贝尔基金会宣布，最近几年火热的CRISPR基因编辑系统斩获本年度的诺贝尔化学奖，做出卓越贡献的Emmanuelle Charpentier教授和Jennifer Doudna教授分享这一殊荣。
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图1. 2020年诺贝尔化学奖得主. Q- ?& ]# W7 h! Y3 |9 S$ ~0 _9 w
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图片来源：参考资料1( G |$ r: |2 r# n
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上图为获得2020年诺贝尔化学奖的两名科学家，CRISPR技术自问世以来，就一直被诺奖候选的光环所围绕。华裔科学家张锋是将CRISPR技术付诸应用的第一人。为了CRISPR的专利归属权，Doudna和Charpentier曾与华裔科学家张锋对簿公堂，本次张锋却与诺奖失之交臂，令人唏嘘。
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什么是基因编辑# X0 }( e8 A0 _: M( [4 ]
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基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。
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目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。3 }- V s6 N' B& o
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任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。017 }! C: z% E% g
' d5 k3 y* g, A% W4 \什么是基因编辑
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) G7 O/ f' r4 g# [+ K% a" O( }基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。. C. E4 C8 K. f7 E. X" H- T0 S
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. U7 r" O, W' S9 c8 ~目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。& j% {9 i- w1 {' j$ Z& e/ M
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任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。( M3 Q% h; K- `" B( }: x
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图2. 基因编辑应用在肿瘤研究的报道越来越多& a* j* I7 \, v7 p
! U* T$ n4 X+ G. c% U! J图片来源：参考文献4. v/ a6 F) x1 W+ q o2 F' Y" ]2 e
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7 g5 A/ G8 ^: @' h+ {如上图，基因编辑应用在肿瘤诊断和治疗应用的研究论文越来越多，在多种肿瘤都有相关的研究报道。( G. P/ B( z. L( t9 K
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F& ?) r- E- j9 {* f基因编辑在肿瘤治疗中的应用
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* D! _& C t0 m基因编辑技术诞生以来，很多肿瘤学家开始思考将这个技术应用于新药开发，或者具体的治疗过程。# x9 q4 d) l' H* ]% K" Y; G$ @" M% j2 t
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3 c5 i9 q" W0 s! [8 }/ v图3. CRISPR-Cas9在癌症治疗中的应用潜力2 J. @) W+ \/ n+ P6 B
5 q% t, I, }/ l* r1 d+ d图片来源：参考文献57 }' |+ a8 n* ~1 h$ S( P" n8 l
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如上图所示，基因编辑技术应用在肿瘤治疗的潜力非常巨大，比如可以进行癌细胞基因组的编辑，以发现哪些基因对肿瘤的发展或转移比较重要。此外还可以用来对付引发癌症的病毒感染，各种肿瘤模型的构建。当然最重要的是可以进行新抗癌药物的研发。此外对于现有的肿瘤治疗措施，也可以通过基因编辑来增强和改进。
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0 R% N' G0 H, w图4. 基因编辑技术可以用来鉴定影响肿瘤进展和转移的基因
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) U7 \. I4 d- X( a0 P图片来源：参考文献28 p* ]1 s" A$ [; l2 T8 A
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如上图所示，每一种癌症的基因突变是不同的，那么参与肿瘤发展和转移的基因也不一样。为此我们可以通过基因编辑的技术来筛选那些基因是关键的，如果通过实验确定了关键的基因，那么就可以针对这些基因研发药物以治疗肿瘤。4 `/ A0 ~* ^6 m, x: w. U, V) D5 M
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对于目前大火的PD-1治疗，基因编辑技术也可以大显身手。大家了解免疫细胞表达PD-1蛋白，而肿瘤细胞表达PD-L1蛋白，当免疫T细胞识别出了肿瘤细胞准备攻击时，PD-1和PD-L1两个蛋白相互识别阻止了免疫T细胞的攻击，所以使用药物来阻断这两种蛋白的结合。实际上我们也可以通过基因编辑的技术来促使免疫细胞攻击肿瘤。
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图5. CRISPR / Cas9作为治疗癌症的工具
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图片来源：参考文献21 s9 G9 l9 @: k( A: x2 I: B
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如上图所示，我们通过基因编辑的技术，将T细胞的PD-1蛋白敲除掉，然后再进行大量扩增免疫T细胞，回输入到患者身体，这个时候肿瘤细胞表达多少PD-L1也不用怕了，因为免疫T细胞已经没有PD-1蛋白了。可以增加免疫系统击杀肿瘤的能力。* N0 q, M& B4 p
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图6. 使用CRISPR / Cas9进行肿瘤治疗的注册临床试验6 I4 [& Q, _9 U
4 X4 z# U& |, A8 N1 F图片来源：参考文献2, R" R- P Y( b7 u- m
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上图为近期的一些临床研究，这些临床研究都利用基因编辑的技术来增强治疗肿瘤的效果。! n5 O9 U1 f1 r8 s [' x
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# N) `+ w S+ S4 q- f/ P癌度带大家回顾一下，我们将传统放化疗比作肿瘤治疗的1.0时代，那么靶向治疗和免疫治疗将分别属于2.0时代、3.0时代。而基于基因编辑技术的肿瘤治疗时代将是4.0时代。相比靶向治疗、PD-1等免疫治疗带给我们的惊喜，基因编辑技术对肿瘤治疗而言更是具有无限潜力和想象力。基于这一技术，会有更多更新的治疗药物和治疗理念出现，真正助益到肿瘤患者。: q) t" F/ p' h. y( _
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1 L0 t: O1 q& p1 s; J" h我们相信，总有一天会将肿瘤控制为慢性疾病。; y# U( C9 N% f
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