破錢學森紀錄！這個80后成麻省理工最年輕華人終身教授

　　2017年02月06日 15:11 中國青年報

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　　導讀 日前，麻省理工學院（MIT）理學院宣布晉陞五位副教授為終身教授，其中包括年僅34歲的著名華人生命科學家張鋒。MIT歷史上，錢學森在35歲時獲得晉陞，曾經在很長一段時間裡是MIT最年輕華人終身教授記錄的保持者，而這一紀錄如今被張鋒打破。（內容來源於微信公眾號 青塔ID：cingta-com）

　　

　　張鋒如今打破錢學森的紀錄，成為MIT歷史上最為年輕的華人終身教授。張鋒最著名的工作是基因修飾技術CRISPR-Cas9的發展和應用。他為此率先獲得了美國專利，並被視為諾貝爾獎的熱門人選之一。張鋒個人簡歷如下：

　　1982年，出生在河北省石家莊市；

　　1993年，隨家人移民來到美國，並在讀高中時候開始對生命科學研究產生極大的興趣；

　　2004年獲得哈佛大學化學與物理學學士學位；

　　2009年獲得斯坦福大學化學及生物工程博士學位；

　　2011年他加入MIT，同時在麥戈文腦科學研究所（McGovern Institute）大腦與認知科學部門，以及博德研究所（Broad Institute）從事科研工作；

　　2013年，他的實驗室開發出創新性CRISPR/Cas系統，大幅度提高了編輯基因的可靠性和效率，而引起國際關注和並因他突破性的研究成果而獲得各種榮譽；

　　2014年，被《自然》雜誌評選為2013年年度十大科學人物之一；

　　2015年，獲得「年度波士頓人」提名；

　　2016年3月，獲得加拿大蓋爾德納國際獎；

　　2016年1月，被湯森路透評為2015年全世界19位最具影響力的科學家之一。同時，他是名單中唯一的生物醫學工程學者，也是最年輕的科學家；

　　2016年9月21日，入圍湯森路透化學領域「引文桂冠獎」，被視為諾貝爾獎的熱門人選。

　　從小對生物工程表現出超乎尋常的興趣

　　張鋒1983年出生於中國河北石家莊，1993年隨父母移民美國愛荷華州Des Moines。1994年，他12歲的時候，在一堂禮拜六的分子生物學課上觀看了電影《侏羅紀公園》。老師觀察到他對恐龍及生物工程表現出超乎尋常的興奮和興趣。不久以後，這位老師幫張鋒在當地的the Human Gene Therapy Research Institute實驗室找到了一份志願者的工作。從此以後，張鋒每天放學以後都會到實驗室來參與一些分子生物學的工作。

　　

　　16歲時獲得Intel Science Talent Search獎

　　當時，他的實驗室導師經常提出的一些「瘋狂的點子」，例如綠色熒光蛋白（GFP）能夠吸收紫外線，因此可以用作防晒霜。而當張鋒將GFP厚厚地塗在一層DNA之上時，他發現GFP真的能夠防止DNA受到紫外線的損傷。這段經歷加深了他在生物學方面的興趣，而中學時代參與的一些科研項目也幫他贏得了很多科學活動的大獎，特別是在2000年的 Intel Science Talent Search，張鋒獲得第三名。

　　要知道這項享有盛譽的科學大賽起源於1942年，已經有8名獲獎者後來榮獲諾貝爾獎，其中就包括錢學森的堂侄，加州大學聖地亞哥分校的錢永健教授，在1968年15歲時獲得Intel Science Talent Search獎。

　　博士期間牛刀小試

　　高中以後張鋒順利考取了哈佛大學化學及物理專業。他後來解釋為什麼選擇這個專業而不是他已經有所成就的分子生物學。雖然分子生物學每天都有令人振奮的新進展，物理和化學的基本原理卻是比較穩定的，他想要打好基礎，讓自己在今後的學術道路具有堅固的基石。在哈佛大學的本科學習期間，他受到庄小威的賞識，進入了她的實驗室。

　　2004 年，張鋒來到斯坦福大學申請就讀研究生。他原本想要拜訪諾獎得主朱棣文（StevenChu），卻陰差陽錯地碰到了剛剛擁有自己實驗室的 Karl Deisseroth。經過短暫溝通之後，Zhang 對 Deisseroth 的課題非常感興趣，Deisseroth 也對張鋒在化學和物理方面的堅實基礎留下了深刻印象，他儘力說服張鋒加入在自己新建的實驗室。他們的合作促成了一個全新的領域，也就是大名鼎鼎的光遺傳技術（optogenetics），利用光學刺激和來自水藻的光敏感蛋白精密控制大腦神經元活動。這為最終理解大腦如何工作，如何產生意識和情感，又如何在神經退行性疾病中發生故障提供了神燈一般的強有力工具，也使得他們在腦科學（brain science）的發展史上深深地刻下了自己的名字，並因此榮獲了2012Perl-UNC Neuroscience Prize 和 2014 Alan T。 Waterman Award 。

　　獨立的巔峰之作

　　博士畢業后，張鋒離開了Deisseroth 的實驗室，回到了麻省，作為研究員入職麻省理工學院（MIT）。此後，他先後進入了McGovern Institute for Brain Research 和Broad Institute of MIT and Harvard 這兩所頂級研究機構，並建立了自己的實驗室。在履新大約一個月的時間后，張鋒偶然聽到一位傳染病生物學家談論細菌中天然免疫系統的組件-CRISPR/Cas。張鋒敏銳地感覺到它的非凡潛力，於是在維基百科（Wikipedia）和其他所有他能找到的資料上學習它。在當時的2011年，已有少數的研究團隊開始利用CRISPR/Cas來靶向基因組的一些精確區域，但卻沒有人想到或者把它用作調整人類基因組的工具。而張鋒在短時間內吸收了前人的研究成果，改進了CRISPR/Cas，證實它能夠在人類細胞中起到基因剪裁的作用。自從張鋒捅破這層窗戶紙以後，迎來了基因組編輯領域許多的進展和應用。

　　

　　由於在CRISPR/Cas用於基因編輯方面的突破性成就，張鋒在2013年以後贏得了巨大的聲譽與關注。而CRISPR/Cas作為最可能廣泛實用的基因編輯工具，有著數百億美元的商業前景，幾個CRISPR/Cas研究的開拓者都著手商業化準備。張鋒創立了Editas Medicine公司，Emmanuelle Charpentier在歐洲創立了CRISPR Therapeutics，Jennifer Doudna之前與張鋒共同創立了Editas Medicine，離開Editas Medicine后她現在創立了一家小公司Caribou Biosciences。而張鋒在2014年4月搶先獲得CRISPR相關的首個專利。

　　CRISPR/Cas技術引發的爭議

　　CRISPR/Cas是一種在大多數細菌和古細菌中存在的天然免疫系統，利用了插入到基因組中的病毒DNA（CRISPR）作為引導序列，通過CRISPR相關酶（Cas）來切割入侵病毒基因組物質。2012年，Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier領導的研究小組在Science發表了一篇關鍵文章。文章中揭示了天然免疫系統是如何變成編輯工具的。至少，它可以在試管中切斷任何的DNA鏈。

　　然而這種充滿魔法的工具是否能運用到人類細胞的基因組上，最終達到剪裁編輯人類基因的效果呢。張鋒在2013年1月搶先發現了這種可能和所需的方法。Jennifer Doudna在幾周后，也發表了她自己的獨立結果。

　　到這個時候，科學界普遍承認，CRISPR可能是自20世紀70年代生物技術時代開啟以來發現的最重要的基因工程技術。CRISPR系統具有搜索和替換DNA的雙重功能，可以讓科學們通過替換鹼基，輕鬆的改變DNA的功能。在接下來的時間裡，科學家們已經證實，利用CRISPR可以治療小鼠的肌肉萎縮、罕見肝臟疾病，甚至使人類細胞具有免疫HIV等驚人的功能。

　　2014年4月15日，美國專利局將CRISPR-Cas9技術的專利頒發給張鋒所在的Broad研究所，而張鋒博士就是該專利的發明者。專利許可權包括在真核細胞或者任何細胞有細胞核的物種中使用CRISPR。這就意味著，他們擁有在除細菌外的任何生物中使用CRISPR的權益，包括老鼠、豬、牛和人。這使得他和他的研究所幾乎可以控制所有與CRISPR相關的重要商業應用。

　　2014年11月在美國矽谷，Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier獲得了獎金為300萬美元的The Breakthrough Prizes of Life Sciences，兩位學界高顏值女神身穿華麗黑色禮服，在好萊塢明星的簇擁下接過了The Breakthrough Prizes獎盃和獎金。她們在CRISPR-Cas9開拓性的工作獲得了極大的認可。而張鋒作為另一位在這個領域開拓性的人物卻並沒有被列為共同發明人共享這一獎項。

　　學界普遍認為是Charpentier和Doudna推動了CRISPR編輯的發展，張鋒則是通過證實它能夠在真核細胞中起作用揭示了它的巨大潛力，來自哈佛醫學院的George Church則獨立證實了張鋒的這一研究發現。

　　張鋒聲稱，他開拓了這一領域的研究風潮：在這一技術得到廣泛報道之前他一直在開展研究，並且由於他的實驗室過去曾經微調ZFNs和TALENs來編輯DNA，擁有了一些適當完善CRISPRs的經驗，使得他們在CRISPRs的基因編輯研究上搶佔了先機。

　　雖然張鋒獲得了關於CRISPRs的第一個專利，但實際上加州大學伯克利分校的Jennifer Doudna以及當前任職於德國Helmholtz感染研究中心的Emmanuelle Charpentier提交專利申請的時間要比張鋒早了七個月。張鋒被首先授予專利最有可能的原因就是，他申請了快通道專利（fast-trackpatent），在他遞交申請短短6個月後授予了他知識產權（IP）。

　　為了證明自己是第一個發明者，即第一個在人體細胞中使用CRISPR-Cas的人，張鋒提供了他的實驗室筆記本的快照，以此證明他在2012年年初就創建並運行了CRISPR-Cas系統。這早於Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier提交她們自己的專利申請的時間，甚至也早於她們在Science上發布自己的研究成果的時間。而且根據張鋒表示，Jennifer Doudna在她早期專利申請中的預測CRISPR將會對人類細胞有用只是一種泛泛的猜想，相反地，他是第一個證明CRISPR驚人作用的人。

　　當然，CRISPR/Cas9雖然很優秀，但並不完美，張鋒又進行了開創性探索，就在幾天前，他的新的研究論文又發表在Cell上，發現了一種新的更為高效的，完美的基因編輯系統CRISPR/Cpf1，這一系列開創性發現，是否有助於他將來獲得諾貝爾獎呢？

　　雖然，不少人對此有質疑，畢竟第一次提出基因編輯的想法的並不是他，而此前的ZFN，TALEN等基因編輯技術也與他無關。那麼，張鋒的發現是創造性的，還是錦上添花型的，支持後者，一般認為張鋒的主要工作在系統優化和應用層面有重要貢獻。然而，不管熟是熟非，自有後人評說。

　　當然，不論張鋒是否最終能得諾貝爾獎，基因編輯CRISPR/Cas9這項技術都很有潛質，即使這項技術還十分「年輕」。