张锋发明的系统，使CRISPR-Cas9基因编辑系统第一次能够在人类细胞里精准高效地工作。基因编辑由此从仅停留在实验室里的科学研究，变成了全球生命科学研究通用的免费工具。

　　凭借一系列杰出贡献，张锋教授获得第七届“泰山奖”基础医学研究奖。

　　撰文 | 凌骏

　　如果以成就的分量和获奖的数量来衡量，麻省理工学院教授张锋，无疑是当今生命科学领域最炙手可热的“天才科学家”。

　　30岁时，张锋就做出了足以比肩诺奖的科研成果，34岁，他成为麻省理工学院（MIT）历史上最年轻的华人终身教授，打破了由钱学森保持的纪录。如今44岁的张锋，已手握美国国家科学院院士、美国国家技术与创新奖章、引文桂冠奖等一长串足以让整个学界瞩目的荣誉。

　　而这一切，都源于他几乎重新定义了“基因编辑”这门学科。

　　张锋的关键改造使得CRISPR-Cas9基因编辑系统，第一次能够在人类细胞里精准、高效地工作。基因编辑由此从一项仅停留在实验室里的科学研究，变成了全球生命科学研究通用的基础工具，真正打开了基因编辑治疗时代的大门。

　　让张锋在同代科学家里更显特别的，是他没有把这套工具“据为己有”。在CRISPR技术问世后，他就把关键的“基因编辑工具包”免费分享给全球研究者。2026年，张锋入选“美国国家发明家名人堂”，颁奖词写道，他“不仅在基因编辑领域持续创新，还慷慨地与全球科学界分享自己的资源与专业知识”。

　　一项可以带来巨额商业回报的技术，张锋在学术领域完全向全球科研人员免费开放。因为一系列开创性的工作，张锋荣获“医学界”第七届价值医疗泰山奖——基础医学研究奖。

　　“我由衷感激，这真的是一份巨大的荣誉，对这份认可我深表感谢。这不只是我个人的功劳，而是整个团队共同努力的结果。”张锋教授在获奖感言中说。

　　和基因的“邂逅”

　　1993年，11岁的张锋跟随父母，从河北石家庄移民到美国爱荷华州。

　　那是张锋人生第一次真正意义上的“陌生”。他的母亲原本是计算机工程师，刚到美国时为了养家，在当地一家汽车旅馆做过清洁工。父亲则有几年时间仍留在中国工作，没能第一时间和家人团聚。

　　而对于年幼的张锋而言，他一句英语也不会说，周围的一切也都要从头适应。在学校里，他也对不少课程，尤其是生物课提不起半点兴趣。

　　“大部分内容就是死记硬背，比如哪片叶子长在哪种树上。没什么意思。”张锋后来回忆时表示，从航天飞机到火箭到机器人，他更着迷于那些能拆开、再重新组装起来的东西。

　　转折发生在一堂分子生物学提高班上。当时，带班老师给学生们放了一部电影——《侏罗纪公园》。银幕上，科学家从琥珀里的蚊子体内提取恐龙DNA，让灭绝生物重新“复活”的情节深深击中了张锋。

　　“上完那堂课我才意识到，生物学原来是可以被‘编程’的，我们才刚刚开始弄清楚生命最基本的构造原理。”他后来说，对一个喜欢把东西拆开再装回去的人来说，这真的太让人兴奋了。

　　由于看到了张锋展现出的极大热情，不久后，这位老师帮他在当地一家人类基因治疗研究所，找到了一份志愿者的工作。此后每天放学，张锋都会准时出现在实验室里，学着做最基础的分子生物学实验。

　　高中时，张锋带着一个基因相关的课题，参加了有“小诺贝尔奖”之称的英特尔科学人才搜索竞赛，拿下全国第三名和5万美元奖金——这是他第一次因为科学研究被外界所看见。

　　凭借着优异的成绩，张锋考入了哈佛大学，主修化学与物理。本科阶段，他就加入了华人生物物理学家庄小威的实验室，参与病毒结构与改造相关的研究。“当时人们已经在用病毒作为载体，把基因送进患者体内，我对搞清楚病毒的工作原理很感兴趣。”张锋后来回忆道。

　　2004年毕业后，他申请斯坦福大学研究生，本想拜入诺贝尔奖得主朱棣文门下。但真正见到朱棣文时，对方并没有太多空余的名额和精力。有些失落的张锋，阴差阳错地遇见了刚刚组建实验室的年轻教授Karl Deisseroth。

　　一番交谈后，Deisseroth对张锋在化学和物理上的扎实功底印象深刻，力邀他加入这个刚刚起步的新实验室。张锋答应了。

　　这场原本不在计划之内的相遇，催生了后来被写入教科书的技术——光遗传学。他们利用来自水藻的光敏感蛋白，第一次实现了用光精确操控大脑神经元的活动，为理解大脑如何产生意识，又如何在神经退行性疾病中“失灵”，提供了前所未有的工具。这项工作，也让张锋在二十多岁时，就已经在神经科学领域留下了自己的名字。

　　博士毕业后，张锋的独立研究员职位很快就要到期，他需要重新找一份工作——一段并不确定的过渡期。麻省理工学院麦戈文脑科学研究所所长罗伯特·戴西蒙（Robert Desimone），从张锋的博士生导师那里听说了这位年轻人的能力，主动向他抛出了橄榄枝。

　　2011年，张锋加入麻省理工学院（MIT），同时受聘于Broad研究所和麦戈文脑科学研究所。摆在他面前的，是一个比光遗传学更大的目标——他想找到一种更简单、更普适的方法，能够精准编辑任何生物的基因组。

　　从细菌免疫系统，到人类基因组的编辑工具

　　在张锋着手这项工作之前，基因编辑早已不是新鲜概念，但真正能用的工具却少得可怜。

　　彼时，主流的基因编辑有两种技术——锌指核酸酶（ZFN）和TALEN，但它们都需要科学家针对每一个新的编辑靶点，重新设计并构建一整套定制化的蛋白质。这个过程烦琐、昂贵，往往需要数月时间才能拿到一套可用的工具。

　　也正因如此，基因编辑长期都是极少数顶尖实验室里的“科研项目”，无法转化为可及的临床治疗方案。

　　转机来自一个原本与人类毫不相关的生物学现象。CRISPR-Cas9，本是细菌体内天然存在的一套免疫系统——当病毒入侵时，细菌会把病毒DNA的片段“记录”下来，一旦下次再次遭遇同一种病毒，就能靠这段记忆，精准识别并切断入侵者的DNA。

　　2012年，加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna和法国科学家Emmanuelle Charpentier合作，发表了一项体外生化实验，证明CRISPR-Cas9可以被人为编程——只需设计一段引导RNA，即可在试管中切割任意指定的DNA序列。

　　但一个关键问题仍然悬而未决：这套细菌里的免疫系统，能否在人类细胞核里正常工作？第一道障碍就是“进不去”。细菌没有细胞核，但人类细胞的DNA被严密封存在细胞核内——必须先给Cas9蛋白加装一段“核定位信号”，才能让它准确进入人类细胞核，找到目标DNA。

　　第二道障碍，是这套系统原本依赖两段独立的RNA分子（crRNA和tracrRNA）互相配合才能工作，如何让这套复杂的RNA机制，在人类细胞里被准确地转录、加工、组装起来，同样是一片空白。

　　在Doudna与Charpentier合作的同时，张锋也在致力于将Cas9用于基因编辑。

　　2011年2月，张锋在Broad研究所的一场报告中第一次了解到CRISPR系统，随即着手改造这套系统，想看看它能否在人类细胞中工作；与此同时，他也在组建自己刚起步的实验室，并招募学生加入。那段时间，Broad研究所所在的园区流传着张锋团队“疯狂试错”的故事。他们反复设计、测试不同版本的系统，一遍遍验证切割效率和精准度，不断调整RNA的设计方式和实验条件。

　　一位当时在实验室工作、如今已经拥有自己实验室的前博士后回忆：“张锋不是只试一种方案，他同时尝试五十种——不同的核定位信号、不同的密码子优化方式、不同的RNA结构设计。”

　　从2011年年初立项，到2012年10月正式向《科学》投稿，这场高强度的迭代持续了将近两年。

　　2013年1月3日，30岁的张锋作为通讯作者，在《科学》杂志发表了这篇后来被反复引用的论文——CRISPR-Cas9系统，第一次被证实可以在人类和小鼠细胞中精准、高效地编辑基因组。

　　这项研究震惊了全球，论文很快也成为CRISPR研究领域被引用次数最多的论文。从发表到2017年初，短短四年间，全球已经有超过4400项科学研究直接用上了这项技术。此前主流的锌指核酸酶和TALEN技术，几乎在一夜之间被这套更高效、更精准、成本又低得多的新系统取代。

　　基因编辑技术，由此变成了一项几乎所有生命科学实验室都能负担、都能操作的基础技术。基因编辑疗法的临床落地，也就此开启了新时代的大门。

　　从未停下的脚步

　　技术的分量，很快也体现在了法律和商业层面。随着首个美国专利的获批，围绕CRISPR-Cas9在真核细胞中应用的专利归属，展开了一场长达数年的拉锯战。

　　这场旷日持久的争议，也是2020年诺贝尔化学奖颁给Doudna和Charpentier，而非张锋时外界反复提及的一个背景。在长达多年的多次裁定中，美国专利商标局屡次裁定支持Broad研究所及其合作机构。

　　但张锋没有把这项技术的价值，局限在专利证书或者奖项归属上。他与Broad研究所广泛共享CRISPR工具，并陆续参与创立了多家公司，迅速推进了技术转化，将CRISPR从实验室成果推向真正的药物研发。

　　2023年，全球首款获批的CRISPR-Cas9疗法Casgevy正式上市，用于治疗镰刀型细胞贫血病。

　　因为一系列杰出的贡献，张锋在39岁时就已经拥有4个院士头衔：美国人文与艺术科学院院士、美国国家科学院院士、美国国家发明家科学院院士、美国国家医学科学院士。

　　即便已经站在学科的最前沿，但张锋也没有停下研发的脚步。在CRISPR-Cas9工具问世后的十余年里，他和团队持续拓展着基因编辑的“工具箱”。

　　张锋团队相信，CRISPR并非基因编辑唯一的解法，自然界里或许还藏着更多待发掘的工具。此后，他相继鉴定并改造了新的系统：靶向RNA而非DNA的Cas13，以及体积更小、更便于递送的Cas12a（Cpf1）。2023年，张锋和团队还在真核生物体内，找到了一种此前从未被发现的、天然可编程的基因编辑蛋白Fanzor。

　　2023年，他和团队发现某些细菌天生携带一种“分子注射器”，能够把蛋白质精准递送进其他细胞。这个发现，为基因编辑工具未来如何更安全、更精准地送入人体，提供了一条全新的思路。

　　到了2025年，张锋团队又在两个方向上取得了新进展。首先是通过工程化改造，让Cas蛋白在进入人体后更不容易被免疫系统识别、攻击——这是基因治疗药物走向大规模临床应用，必须跨过的一道安全性门槛。

　　其次，团队找到了一种通过mRNA技术，让肝脏细胞短暂发挥“胸腺替代”作用的方法，为对抗人体免疫系统随年龄衰退的问题，打开了一扇新的窗口。

　　在同行眼中，张锋始终是那个“急性子”。有长期跟踪报道他的媒体这样形容：他是一个拥有出众科学视野的人，急切地想看到自己所在的领域，能走得更快一些。

　　在接受2014年《细胞》期刊的访谈时，当被问到最钦佩哪位科学家，张锋没有提及任何一位诺贝尔奖得主，而是说自己钦佩那些“对工作很狂热的科学家，哪怕他们的项目乍看起来有点不切实际”。

　　张锋表示，团队合作是科学不可或缺的一部分——“当不同背景和观念的人组成了正确的团队，他们就会彼此增强并产生共鸣，最终作出突破。”

　　这句话，或许也是对张锋自己这十几年的一种注解：从一场早期的分子生物学课，到一次几乎重新定义整个学科的技术突破，再到一份仍在不断更新的成果清单——他始终没有停在某一个高光时刻里，而是继续往前，寻找下一个答案。

　　来源：医学界

　　校对：蔡   菜

　　运营：赵   静

　　责编：汪   航