弗朗西斯Mojica:适度的微生物学家发现和命名CRISPR

的共同发明人CRISPR / Cas9基因编辑技术,Jennifer Doudna Emmanuelle贝纳和冯张通常时想到的名字CRISPR正在讨论。然而,你可能不知道的是,CRISPR机制最初是在90年代发现了一个特别谦逊的微生物学家,旧金山Mojica阿利坎特大学教授。

开始188金宝搏备用技术网络探索CRISPR革命Mojica教授,或“弗朗西斯”,让我们在旅途中回到最初的研究,尽管被认为是“疯狂”的成员当时科学界,导致CRISPR革命永远是预期编辑进化。

不可能预料

最伟大的发现科学发现通常是不可预料的,当一个研究人员进行的一项研究。CRISPR也不例外的发现:“这绝对是不可能预测的巨大革命,我们享受现在,“Mojica告诉我他笑,似乎依旧震惊。

1992年,Mojica正在他的论文阿利坎特大学。一个敏锐的微生物学家,他在研究微生物属于古生菌的家庭,一群原核生物,他品牌“相当独特的”。这些微生物是存活的,这意味着他们需要高盐条件下生存。了解Mojica和他的同事们感兴趣古生菌能够在高盐度和成长,在需要时,适应这样的盐度的变化。

他们选择序列DNA基因组中寻找线索。在一个前人类基因组计划时代,这是相当的任务。科学家们没有奢侈的测序数据处理。

然而,Mojica和团队的努力是成功的。他们发现,嗜盐菌的DNA拥有一系列定期间隔重复,它们串联重复序列标签(或TREPS)。“我们看到,这些重复地区嗜盐菌转录,这意味着他们是活跃的。细胞正在阅读这个信息在我们测试每个生长条件,所以我们知道他们必须是重要的细胞,”Mojica告诉我。

研究人员在文献的证据以前的工作概述TREPS的存在。他们袭击了黄金的形式纸Ishino和他的同事在1987年出版(一个巨大的壮举考虑到PubMed有待发明)。日本研究人员偶然发现了这些TREPS大肠杆菌。¹

一个“疯狂”的假设,科学界人士的激烈反对

Mojica的好奇心了。这些重复了什么功能?他们存在于细菌和古生菌,因此,肯定他们的起源是祖传的吗?

“我们在1995年发表了一篇论文,我们提出了一个假说,如今,听起来疯狂。我们假设的重复参与染色体在细胞分裂的隔离,”Mojica告诉我。²“这是完全错误的,”他笑着说,“但这符合我们数据。”

Mojica探索的努力中发挥的功能作用的重复最初的反弹科学界相迎。

“当我们不知道这些系统中所扮演的角色,我们申请财政支持西班牙政府为我们的研究,”他解释说。“政府收到抱怨应用程序和,随后,我不能得到任何金融支持很多年了。”It immediately occurs to me that the culprits behind the complaints are probably kicking themselves now.

我暂停一下,有些困惑,问他为什么。“起初,他们说,“你想要探索一些重复所扮演的角色非常特殊的和奇怪的生物。也许你发现这个角色,也许你不喜欢。但是,在任何情况下,你的研究结果只适用于这些奇怪的生物。”“他们怀疑的相关性研究。“这是第一个批评。接下来我是恳求的评论者格兰特搬到一个生物模型等大肠杆菌,我做的。”Mojica continues, "It was a huge mistake."

而重复在嗜盐古生菌转录,大肠杆菌,他们是被压抑的,除非您创建突变。“我花了很多时间来试图理解这些重复的功能在一个生物模型的系统不工作。我不能得到任何结果,”他告诉我,令人惊讶的是保持一个乐观、积极的基调,他的声音在这回忆。Unphased他缺乏的结果,Mojica持久化。2000年,TREPS收到了重塑后他发现重复存在于许多其他生物,几乎接近进化树。展望未来,重复被称为短间隔定期重复,或SRSRs。³

CRISPR进入科学文献

Mojica和路德Jansen,到2001年,乌得勒支大学,正在搜寻重复在不同的原核生物。Jansen伸出Mojica通知他,他的研究小组发现了基因的重复和重复想达成共同的术语。

提出了好几个名字,之前达成协议。“我想到了几个备选方案,我只记得RISR CRISPR,“Mojica说。“我介绍他们路德,解释他们的含义和各自的优缺点。CRISPR是考虑所有重复的特点。我们同意使用它在我们未来的出版物上。”In 2002, the first mention of clustered regularly interspaced short palindromic repeats, or CRISPR, appeared in the科学文献。⁴

一个戏剧性的启示的基因组时代

00年代早期,科学进入了一个“基因组学时代”,快速基因组测序技术先进、平行测序数据增加到科学家在公共数据库。

这些数据允许Mojica的启示他的工作。

当测序一个特定的大肠杆菌,Mojica发现有重复之间的序列称为“间隔区域”的CRISPRs匹配一个特定病毒的序列。进一步探索测序数据显示,这是在其他很多,非常不同的生物体。这些DNA序列保护了原核生物感染病毒携带相同的序列在基因组;病毒不能感染细胞。所以,他意识到:“这是一个免疫系统。这是一种自适应免疫系统!”

坐在他脸上宽笑着回忆细节,很明显,我的兴奋与Mojica。这一发现是“这是一个惊喜,”他说。

不幸的是,科学家再一次受到批评时,他试图发表自己的研究成果。“纸是拒绝了四个不同的期刊为许多不同的理由。杂志对我们说它不够有趣,另一个说,我们需要更多的实验证明。我们几乎是没有出版报纸。”One of those papers was the journal自然。他补充说:“我想这是一个非常新的想法。我们提出我们的发现在西班牙的一次会议上,我的一些同事来找我,建议我们在做什么非常自命不凡,‘杂草’。”Mojica laughs.

这项研究是最终发表在杂志的分子进化在2005年。⁵

基因编辑是一个“惊喜”

在2005年公布他们的发现之后,Mojica和同事期待他们的研究成果将有很大影响在生物技术、生物制药和临床科学领域。

所以,在2012年,当Doudna和贝纳证明他们已经重新编程CRISPR机制作为基因编辑工具在体外Mojica“非常惊讶,非常非常深刻的印象。”

2012年出版以来,各种各样的研究小组进一步开发和操作数组的CRISPR机制的目的,从农业、诊断,药物开发,癌症研究的例子不胜枚举,将探索整个系列。

我好奇知道Mojica认为他最喜欢的应用CRISPR迄今为止。“我的天啊,每一个都是惊人的,”他继续说道,“我不能选择。我必须选择两种!他们背靠背的两篇论文发表在科学我n 2013。”Mojica is referring to a纸发表的冯张这是紧随其后的是第二个纸在同一杂志的乔治教堂。^6、7

两个研究小组列出他们的小说CRISPR工具的使用编辑老鼠和人类细胞的基因组,点燃CRISPR的基因编辑“革命”。

申请专利吗?我从来没想过

正在进行专利纠纷背后隐藏着周围的兴奋和激动CRISPR技术,将探索在以后的系列的分期付款。有趣的是,Mojica是很少有科学家参与CRISPR机制的发现及其应用程序没有申请专利。

“有些人问我为什么我没有文件专利10年前,”他停顿了一下。“我必须承认,我从来没有想过这样做。在我的实验室里,我们的目标是理解生物学。申请专利的应该是一个目标,”他之前添加笑着说,“但事实并非如此。”

然后他继续表达他关于专利纠纷可能影响焦虑CRISPR研究的进展和应用。“我很确定专利纠纷可能放缓的转移从实验室到临床实验和研究。我不确定,但我担心这可能是一个问题,这是不公平的。”He adds "It's quite difficult for me to understand why there is such a long-lasting dispute on getting money from research."

Mojica给我的印象是一个充满激情的科学家真正追求新奇的发现和繁荣是适度的。当被问及在之前的面试他会如何反应而获得诺贝尔奖的工作在CRISPR领域,他承认,“我将从地球上消失。我需要休息和放松,我需要时间来恢复我的动机是什么,回到实验室。”

CRISPR展望未来

Mojica的工作在这个领域的CRISPR肯定是远未完成。他告诉我,“我们仍有兴趣了解CRISPR自然机制工作;特别是这些系统如何发展的记忆过去的感染。有一个巨大的多样性CRISPR ca机制,以不同的方式和不同的系统工作在各种生物。”"We are using metagenomics high-throughput sequencing to identify more CRISPR Cas systems and variants that are different to those we know of currently. We hope that either our group, or other groups across the globe can look to identify further applications for these systems or improve the current CRISPR tools we have now."

我问Mojica他所设想的CRISPR研究领域在10年后的样子。

“我是一个微生物学家,我不是专家基因组编辑…但我确实读了很多!”他笑着说。“这是风险预测任何情况,但我希望在10年的时间CRISPR已经将在诊所,和一些病人被治愈的疾病,目前治疗方法有限。谁知道到底有多少疾病可以通过CRISPR解决。”

“现在现实是CRISPR在农业中的应用。我预计,在一些国家,我们很快就会吃食物来源于CRISPR-edited作物。但这是风险预测任何情况。”

作为我们的采访接近尾声,我纯粹表达我感谢Mojica贷款时间我和他CRISPR故事分享。他回答说,一如既往地谦虚,“这都是我的荣幸。”

教授旧金山Mojica与莫莉坎贝尔说,科普作家、技术网络。188金宝搏备用

引用:

1。 Ishino,品川,牧野,Amemura,醒来时。1987。iap基因的核苷酸序列,负责碱性磷酸酶同工酶在大肠杆菌转化,和识别的基因产品。细菌学期刊》上。DOI: 10.1128 / jb.169.12.5429 - 5433.1987。

2。费雷尔,Mojica Juez Rodriguez-Valera。1995年。长时间的短串联重复序列中最大的经由古生菌Haloferax mediterranei和Haloferax volcanii并可能参与复制子分区。分子微生物学。DOI: 10.1111 / j.1365-2958.1995.mmi_17010085.x

3所示。Mojica, Dı́ez-Villasenor索里亚时,Juez》2000。生物学意义的家庭定期间隔重复古生菌的基因组,细菌和线粒体。分子微生物学。DOI: 10.1046 / j.1365-2958.2000.01838.x

4所示。詹森,大白鹅,Gaastra Schouls。2002。识别相关的基因在原核生物DNA重复。分子微生物学。DOI: 10.1046 / j.1365-2958.2002.02839.x

5。Mojica、Diez-Villasenor Garcia-Martinez和索里亚时。2005。干预的定期间隔的原核的重复序列来自外来基因元素。分子进化杂志》上。https://doi.org/10.1007/s00239 - 004 - 0046 - 3。

6。丛et al . 2012。多路复用基因组工程使用CRISPR / Cas系统。科学。DOI: DOI: 10.1126 / science.1231143。

7所示。马里et al . 2012。通过Cas9 RNA-Guided人类基因组工程。科学。DOI: 10.1126 / science.1232033。