今天的故事是关于一个白富美科学家的奋斗经历，詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)幼年时生长在夏威夷的亚裔环境，因为鹤立鸡群，形单影只。找不到同族裔的伴侣使她倍感孤独，郁闷得只有读书来消磨时光。结果呢？坏事变好事，她踏上一条科学研究的康庄大道，因为发明CRISPR-CAS，她与我前一篇文章里的女主人公一道，即将登上诺贝尔高峰。(见草根科学家艰难的诺贝尔之路艾曼纽.夏邦杰--Emmanuelle Charpentie)
詹妮弗现任加利福尼亚大学伯克利分校分子和细胞生物学和化学教授，她多年研究揭示了不少RNA 的秘密。采用结构生物学和生物化学分析方法，她解析了核糖核酸酶 （酶） 分子的结构和其他功能的RNA，詹妮弗的研究证明看似简单的RNA分子拥着蛋白质一样的复杂功能。 2002年，年仅38岁的詹妮弗当选美国科学院院士，而且已经取得两个具有里程碑意义的研究成果，詹妮弗和同事们解决了两个重要RNA的晶体结构，嗜热四膜虫的 P4 P6 域组内含子核酶和丁型肝炎病毒 (HDV) 核酸酶。通过确定其分子的结构，她的工作加深了人们对RNA生物功能的理解。比如，詹妮弗描述了丁型肝炎病毒内部核糖体进入位点 (IRES)，可以劫持宿主细胞的免疫机制和以便顺利的复制病毒蛋白。 詹妮弗在夏威夷火山中长大的，小得像蚂蚁的城市名叫希洛。那里有着茂密的热带森林和遥远的海滩，这些自然奇观灌输给她对自然的敬畏和欣赏。尽管她的家里没有科学家，环境让她对自然科学产生了兴趣。詹妮弗第一次对自然科学感兴趣是在高中时第一次化学课参加了生物化学科学研讨会。她的父母是天文学、 地质演化与人文科学的学者，但大力鼓励她对科学的兴趣。他们为詹妮弗提供科学书籍，参观博物馆，和她第一次"动手"作科学经验 — 夏天在实验室里研究蠕虫和蘑菇，并阅读了DNA的双螺旋结构。 在游客稀少的夏威夷城市希洛(Hilo)，孩提时的詹妮弗感觉自己和这个地方格格不入。她拥有一头金发，蓝色的眼睛，又比其他孩子高出一截，周围的孩子大部分是波利尼西亚裔或亚裔。“我想在他们看来我像是一个怪胎，”不久前她回忆道，“而且我感觉自己也像是个怪胎。” 詹妮弗对科学的好奇心进一步增强是在大学时期，她在波莫纳学院 (克莱尔蒙特，CA) 开始研究化学。在那里有几个教授对她的研究生涯产生了深远的影响，包括化学教授 Fred Grieman，使她对量子力学产生了热情，阔维汉施教授让她对研究感到"鼓舞人心"。詹妮弗在波莫纳第一次遇到本科导师帕纳先科就受到她对科学的献身精神感染而不能自拔。帕纳先科则高度评价：“詹妮弗不仅是一个出色的科学家，而且还展示一个女人如何在一个男性主导的学术世界取得成功。”詹妮弗把性格坚毅的女性导师帕纳先科作为自己的榜样，在她的职业生涯的早期影响很大。 1985年获得在波莫纳从化学学士学位后，詹妮弗师从哈佛大学诺贝尔奖获得者杰克.绍斯塔克，攻读生物化学博士学位。在此期间，詹妮弗疯狂的迷恋上了RNA。 詹妮弗和绍斯塔克发现了一个RNA分子自剪接内含子成核酶，它能够复制的RNA 模板。证明了RNA 可以充当一个聚合酶。 詹妮弗后来师从又一个诺贝尔奖获得者托马斯·切赫(Thomas Cech)作博士后研究，切赫是科罗拉多州大学化学和生物化学教授，对她欣赏尤佳。“新的主题，新的科学领域没关系，她就是硬着头皮上，因为她有科学发现的天然技能。”詹妮弗和切赫发现了晶体结构的嗜热四膜虫的 P4 P6 域组内含子核酶。“那是人类第一次见过除了tRNA之外的大RNA分子结构”詹妮弗说。她的研究表明RNA可以打包在一起，形成一个三维形状的螺旋。 1994年詹妮弗在耶鲁大学开始独立，担任助理教授。由于勤奋和天赋她提升很快，2000年(仅6年)成为分子生物物理学和生物化学系的亨利 · 福特讲座教授。詹妮弗的实验室的另一个重点工作是称为“病毒内部核糖体进入位点 (IRES)，是一段RNA。IRES 是一种挺神奇的结构，基本上能够抓住受感染细胞的核糖体，用以合成病毒蛋白的材料。 詹妮弗2002年来到加利福尼亚州工作。既离老家近些，还有对研究至关重要的资源 — 位于劳伦斯伯克利国家实验室的同步加速器。在伯克利，詹妮弗继续研究 IRES RNA。尽管结构和功能的研究也许有一天可能提供对一些病毒的治疗靶点，但是詹妮弗的关注主要是基础研究。“对我来说，更大的问题是可以获取足够的新信息，以便深入了解生命的化学基础，特别是RNA的多种生物学功能”。詹妮弗说继续探索RNA将有助于了解人类在地球早期生活的奥秘。 也就是说这位女科学家有两个战场，与外界的隔阂带给她的是促使她走向科学的一种书卷气，有些不识人间烟火的味道。这样的生长环境“让她在磨砺中成长”，她的丈夫杰米·凯特(Jamie Cate)说。“她能够应对巨大的压力。” 4年前，她作出了生物学界的一项了不起的发现：用一种简单的方法来改变生物体的DNA，犹如电脑使用者可以在文档中编辑一个单词一样。这一发现让詹妮弗.杜德纳成为名人，她获得了无数的荣誉和奖项。这一被称为CRISPR- Cas9的基因组编辑技术已经被广泛应用于实验室研究，科学家们希望，未来它可以帮助重新编写人类有缺陷的基因，为治疗甚至是治愈疾病带来新的、巨大的可能性。Crispr Cas9技术的发展，可以被认为是一个鲜为人知的基础生物学研究发展为巨大应用价值的故事。不过，对杜德纳博士来说，Crispr-Cas9只是她辉煌职业生涯中的一项成就而已，而且凭借此功绩她随时可以得到诺贝尔奖的光顾。 每个人都期待Crispr-Cas9将成为治疗疾病的一种有效策略时，但是科学家也担心它可能会被用于改变人类胚胎、精子或卵子中的基因，如此一来，这些基因改变可以被遗传给一代又一代人。这样的前景让我们对未来充满恐惧：在这个反乌托邦的未来，科学家制造出一个精英群体，经过设计的婴儿拥有增强的智力、美貌或其他特性。 2015中国科学家宣称，他们已经使用这项技术尝试改变人类胚胎的基因，这个实验是在有缺陷的胚胎上进行，并没有成功。今年英国科学家也尝试改变人类胚胎的基因。杜德纳博士一直在组织科学界人士讨论如何防止伦理底线遭到破坏。“影响进化的想法是一件非常严重的事。”她说。 杜德纳7岁时，全家搬到希洛。父亲在夏威夷大学教文学，母亲在一个社区大学讲授历史，他们的女儿喜欢探索热带雨林，对事物如何运行很着迷。在高中时期上化学课，她听了一个科学家的讲座，这位科学家讲解了自己是怎样研究正常的细胞如何变成癌细胞的。因为这次讲座， 杜德纳找到了自己的使命。“我当时目瞪口呆。”杜德纳回忆道，“我希望自己成为像她那样的科学家。” 在2011年初的一个会议上，她遇到了瑞典于默奥大学(Umea University)的法国微生物学家埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier， 也作艾蔓纽)，她已经在一个细菌物种中发现了一个相对简单的Crispr系统。细菌专家和结构生物学家决定联手研究。“合作很愉快，因为我们刚好互补。”詹妮弗说。而艾蔓纽坐在靠近北极的(瑞典)办公室回忆起，杜德纳讲述的关于夏威夷的故事让她笑得不可开交。 杜德纳的两个博士后是大牛人：马丁·伊内克(Martin Jinek)和克日什托夫·黑林斯基(Krzysztof Chylinski)，最终找到了两段RNA以及由细菌产生的蛋白质系统，又被称为Cas9蛋白系统，它可以在DNA特定位置进行剪切。研究人员还发现，这两个RNA片段可组合成一个片段，并仍能发挥作用。在这灵感闪现的时刻，作为聪明的科学家们意识到，这种细菌防御系统不仅可用来杀死病毒，也可用来编辑基因组。 Cas9蛋白系统中一个特定的向导RNA 序列可附着在基因组上几乎任何一个位置， Cas9蛋白会切开DNA序列的特定位点，然后在这个位点添加或删除特定的DNA片段，如同电影剪辑那样，删掉或拼接上一个新的电影片段。研究人员在试管中演示了DNA编辑这一操作过程。虽然目前还有其他的基因组编辑技术，但是他们发现Crispr-Cas9技术要简单得多。 他们的这项技术研究发表在2012年6月的《科学》杂志上。2013年1月，她又在eLife上发表了这项技术在人类细胞中的应用。可是就在4周之前，哈佛大学的乔治·切奇(George Church)以及布罗德研究所的张锋博士分别发表了在动物细胞编缉DNA的一篇论文。于是出现了专利之争(见后)。 詹妮弗。杜德纳获得了众多奖项： Searle 学者奖(1996 年)，全国学院的科学创新奖研究 (1999 年)，她也是豪华德休斯医学研究会与美国艺术与科学研究员学院的一名研究员。2000年，还是耶鲁教员的杜德纳获得艾伦·沃特曼奖(Alan T. Waterman Award)，这一奖项由美国国家科学基金每年授予一位杰出的青年科学家。2014年11月，杜德纳博士和卡彭蒂耶博士共同获得了生命科学突破奖(Breakthrough Prizes)，每人获得300万美元的奖金，该奖项由互联网领域的巨头企业家们创立。生命科学突破奖授奖仪式就如同奥斯卡奖一样隆重，参加者身着盛装，电影明星卡梅隆·迪亚兹(Cameron Diaz)和本尼迪克特·康伯巴奇(Benedict Cumberbatch)也受邀出席。 同年，这两位女科学家被美国《时代》杂志评选为世界上100位最有影响力的人物。杜德纳正在努力地适应她的准名人生活。她经常被企业家们邀请去硅谷演讲，参与科幻小说作家的畅谈，以及为好莱坞科学电影提供科学咨询。而她却已经无瑕顾及自己的花园。 杜德纳有一个13岁的儿子，名叫安德鲁(Andrew)。杜德纳也深知自己已经成了女性科学家的榜样，而她的秘诀是，“有一个伟大的伴侣”，帮她分担家务活。她的丈夫凯特博士，也是加州大学伯克利分校的一名教授。不过他以前是帮助他解出重要RNA结构的学生。这对夫妇的办公室相邻，都可以远眺到金门大桥。凯特博士也研究RNA，尽管研究上有一些重叠，但是他们主要还是做各自的研究。每个下午，安德鲁步行到詹妮弗的办公室，会等待到她工作完毕，这对夫妇才一起回家。 比较两个大腕的科研生涯，不得不惊叹，有的人(詹妮弗)天赋太好，一生一帆风顺，很快就走到非常成功的道路上。然后再次遇到千载难逢的良机，即与艾曼纽.夏邦杰的合作机会。而且詹妮弗的学生都是旷世奇才，总是很快的时间内发出技高一筹的研究，所以谁想与她的实验室竞争同一个科研课题，先自没有了底气。 当然艾曼纽.夏邦杰也是艰难中意志坚定，不屈不挠，而且盯住一个方向始终不放弃，终于修成正果。区别在于艾曼纽.夏邦杰成果不多，但仅一个成就是灿烂得无比辉煌，耀眼夺目。詹妮弗很早就功成名就，一生硕果累累，不过最耀眼的一朵还得借用艾曼纽的智慧和无私的合作。朋友你是科学界的哪一类。我想，这个故事有启发作用，同学们即使自己不是科学家，用此故事教育后代也许为您培养一个抱回炸药奖的儿女。
_艾曼纽.夏邦杰_(left)_________________詹妮弗·A·杜德纳(right)___
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专利之战： 詹妮弗.杜德纳同时也在争取控制这项基因编辑技术的知识产权，它可能会带来巨大的财富。令人奇怪的是，与这项技术相关的第一批专利并没有授予她，而是提前授予了麻省理工学院和布罗德研究所(Broad Institute)的科学家张锋。加州大学对这一决议提出了质疑。因为巨大的争议，基因编辑技术笼罩在阴云之中。“我真的希望看到这项技术用于帮助人类。”詹妮弗。杜德纳博士说，“如果知识产权机构阻止这么做，这将令人遗憾。” 布罗德研究所称，詹妮弗。杜德纳博士和卡彭蒂耶博士2012年的那篇论文，并没有说明这项技术在包括人类细胞在内的有核细胞中如何改变DNA， 而张锋的工作则阐明了这一点。在Crispr-Cas9技术的专利申请材料中，包含有张锋的实验记录，显示他在2012年杜德纳的研究发表之前， 就在使用 Crispr编辑技术。 尽管布罗德研究所认为，最初的申请材料缺乏必要的细节，加州大学表示，他们提出专利申请的时间比张锋早几个月。加州大学还向美国专利局表示，詹妮弗。杜德纳博士2012年的这篇论文一经发表，在细胞中如何使用它就变得显而易见，还说，张锋的实验记录材料并不能证明他在杜德纳发表论文之前就能编辑基因组。不过这场有理说不清的官司不会在一两天完结的。 两位科学家凭借已有的专利以及申请中的专利分别成立了自己的公司。詹妮弗。杜德纳博士与其他人共同创立Caribou Biosciences公司来继续Crispr-Cas9技术的研究，最近则成立了另一家公司Intellia Therapeutics，专注于疾病治疗。张锋与切奇教授联合创立了Editas Medicine公司，杜德纳博士也参与了公司的创建，但是之后她退出了。在德国亥姆霍兹感染研究中心(Helmholtz Center for Infection Research)工作的艾曼纽。卡彭蒂耶博士帮助创建了Crispr Therapeutics公司。尽管艾曼纽和杜德纳仍是朋友，但是她们两人现在不再合作了。
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