34岁麻省理工学院终身教授——张锋的其人其事

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1983年，张锋出生于河北省石家庄市，11岁随家人到美国，21岁获得哈佛大学化学与物理学学士学位，26岁获得斯坦福大学化学及生物工程博士学位，34岁拿到麻省理工（MIT）终身教授。

他被《自然》杂志评选为2013年年度十大科学人物之一；连续三年，被汤森路透将他列为诺贝尔奖的有力角逐者；2016年，他获得有“小诺贝尔奖”之称的加拿大盖尔德纳国际奖，并登上《时代周刊》封面，被称为“下一代领导世界的人”。

让我们来看看这位传奇华人科学家的其人其事。

儿时一场电影，埋下理想的种子

1994年，张锋随家人来到美国，定居于爱荷华州得梅因市。尽管父母都是计算机工程师，但初到美国之时，张锋的母亲还是得靠干一些粗活来养家糊口，比如在汽车旅馆里当清洁工。

在得梅因上中学时，张锋幸运地参加了一个分子生物学的“周六提高计划”。那里的指导老师很有一套，他们发现，让一群孩子全心投入的明智选择，就是给他们看电影《侏罗纪公园》。

“我的父母都是搞计算机的，所以我对编程一直很感兴趣。”张锋回忆说，这部1993年的电影，讲述了狂妄自大的研究人员将恐龙与青蛙的DNA混合，将已经灭绝的爬行动物带到现实中，“这让我明白，生物学也可以是一个可编程的系统”。

一颗种子就此在张锋的心里种下，他意识到，一个有机体的遗传指令可以被改写，由此改变它的特性，就像父母编写计算机代码一样。

高中时的天才少年

1995年，张锋是西奥多·罗斯福高中二年级学生。

学校当时有一个“天才学生项目”，负责老师问张锋是否愿意课后去学校附近的卫理公会医院一个基因治疗实验室当志愿者。“我说，这太棒了！” 张锋回忆说。虽然那时他关于现代生物学的知识几乎为零，但实验室主任约翰·利维博士并不介意他是个“小白”。

每天下午，利维博士会坐在他的休息室，一边喝茶一边在白板上板书，解释有关分子生物学的一些概念。张锋很快就学会了关键技术，并在他的热身项目中取得成功：使用病毒将水母中的绿色荧光蛋白基因移动到人的黑色素瘤细胞中，而绿色荧光蛋白是可以在黑暗中发出荧光的。

这虽然不是复活恐龙，但张锋已经编辑一个物种的细胞，使其能够表达另外一个物种的基因，细胞中散发出的奇异的绿色荧光就是明证。“它们亮了！”即使在20年后，张锋还记得当时激动的心情。

这一年剩下的时间里，张锋研究荧光蛋白能否保护DNA免受紫外辐射的伤害，这种荧光蛋白能够吸收可能致癌的紫外辐射。2000年，张锋获得英特尔少年科学天才奖三等奖。这项起源于1942年的科学大赛在全美享受盛誉，前后有8名获奖者后来成为诺贝尔奖得主，其中包括钱学森堂侄、加州大学圣地亚哥分校的钱永健教授。

博士期间，牛刀小试

完成高中学业后，张锋拿到全额奖学金进入哈佛大学，主修化学和物理学，并在庄小威的实验室进行流感病毒研究。其研究成果于2004年发表在顶级科学期刊，描述了流感病毒是如何进入细胞的途径。而这项发现的关键点便是张锋最早在爱荷华接触的水母荧光蛋白。

在实验室，张锋总能创作出奇妙的东西。有一次，做有机化学实验，他忘了把酸加入热反应是一大禁忌，结果“所有东西变成泡沫然后在化学安全柜里炸开”，张锋回忆说。他和实验室的搭档仓皇而逃。

另一件事对张锋有着更为持久的影响。他有一位好友曾患上严重的抑郁症，张锋花了很长时间帮助他，确保他不会自杀。然而，这位朋友深陷抑郁深渊，最后不得不从哈佛大学休学一年。张锋深受触动，并决定献身科学以研究更好的疗法治疗精神疾病。

2004年，张锋来到斯坦福大学申请就读研究生。他原本想要拜访诺奖得主朱棣文，却阴差阳错地碰到了刚刚拥有自己实验室的Karl Deisseroth教授。教授对张锋在化学和物理方面的坚实基础留下了深刻印象，他说服了张锋加入在自己新建的实验室。

他们的合作促成了一个全新的领域，也就是大名鼎鼎的光遗传技术，让感光蛋白进入神经元，通过光激活特定的神经回路。这为最终理解大脑如何工作，如何产生意识和情感，又如何在神经退行性疾病中发生故障提供了阿拉丁神灯一般的强有力工具。今天，全世界研究人员都使用它来定位多种疾病的神经回路，包括精神分裂症、抑郁症或自闭症。他们在脑科学的发展史上深深地刻下了自己的名字。

在哈佛，开启独立科研之路

拿到博士学位以后，张锋“开始思考怎样才能轻松将基因插入到动物细胞中”。2009年，他拿到了哈佛大学独立研究员职位，这个声望颇高的职位是为那些“有异乎寻常的独立性和创造性”的人而设立，博德研究所神经生物学家、哈佛大学前教务长史蒂芬·海曼说“张锋二者兼有”。

科学家在2009年开发了一种基因编辑技术，称为TALEs。但是非常难以操作。张锋回忆说：“我教授了学生如何建立TALEs，但他们要三个月才能掌握这一技术。”同时，他作为主要作者发表了一项研究成果，开创的TALEs技术能自动靶向人和鼠细胞中的特定DNA序列并激活或关闭特定基因。但是他并不满意：“我觉得还有更好的方式来进行基因编辑”。

张锋的独立研究员职位很快就要到期，他需要找一份工作。麻省理工学院麦戈文脑研究所的所长、神经科学家罗伯特·戴西蒙曾听到张锋的导师戴瑟罗特称赞其为“令人震惊的大人物”。戴西蒙详细地对张锋进行了调查，最后得出结论：“在这样一个职业阶段，张峰发表的论文称得上是神经科学史上最强的发表记录”。很快，张锋被麻省理工和博德研究所同时录取。

这个科研灵感，将改变世界

2011年2月，在博德顾问委员会的一次会议上，一位访问学者报告了他关于细菌基因组里一种被称为CRISPR的免疫系统的研究。“当时我坐在屋子的后面，正有些走神”，张锋回忆说，但是这个奇怪的名字立刻激发了他的好奇心。

“我完全不知道CRISPR是什么，但我用Google对它进行了搜索，实在是非常兴奋。幸运的是，这个领域开始的时间不长，要读的文献并不多。”几天之后，在迈阿密参加一次学术会议时，他大部分时间都待在宾馆阅读关于CRISPR的论文。

他了解到CRISPR是微生物学家从细菌中发现的，作用是抵御病毒入侵。CRISPR系统同时拥有“搜索”和“摧毁”两种机制：使用遗传物质RNA寻找特定序列的DNA，同时使用一种称为Cas9的酶来切开DNA。张锋说，“当时这个领域关注的是，使用CRISPR生产更好的酸奶”。

但是，张锋心中酝酿着着更为宏大的目标：“我们能让它在人类细胞中工作吗？

发疯似的拼命工作，取得举世成就

博德研究所（Broad Institute）

获得的灵感让张锋兴奋不已，如果合成蛋白质就像使用积木拼装过山车一样复杂，组建RNA则像用线穿珠子那样容易。

他并没有像其他科学家那样先去细菌中研究CRISPR热热身，直接跳入到人类和老鼠的细胞，如果能够在这些高等动物的细胞中工作，就能立刻证明它的医学价值。在办公室的白板上，张锋列出了每一个他们需要做的实验，并将它们一一分解。

张锋要给学生上课，到下午晚些时候才能开始实验，经常工作到凌晨或者通宵达旦。休息时吃拉面、中餐外卖或者卷饼。只有一次，张锋临时决定参加所住公寓中心的一个派对，并且尝试了人生中的第一口龙舌兰酒，当晚又都回到了实验室。

张锋在短时间内吸收了前人的研究成果，改进了CRISPR/Cas，证实它能够在人类细胞中起到基因剪裁的作用。通过它可以高效、精确地改变、编辑或替换任何动物身上的基因，甚至是人类生殖细胞的基因。这也意味着，人类的诸多遗传性疾病有望通过CRISPR技术解决。

张锋的“基因魔剪”这个突破性的发现，令世界震惊，也让他在学术界名声大噪。通过CRISPR及其他方法，张锋深入研究了基因和遗传机制与各种疾病的关联，尤其是在神经系统紊乱方面，科学的很多领域将迎来基因编辑的突破性进展和应用。

就像历史上的重大科学发现往往会伴有争议一样，技术纷争也随之而来。更何况这是个涉及到几十、上百亿美元的、将改变人类命运的“大生意”。

专利之争，举世关注

登上《时代周刊》封面

去年8月，一封发自张锋实验室前工作人员的邮件，搅动了一场涉及数十亿美元的官司，掀起一阵关于“基因魔剪”专利之争的波澜。打官司的两方是加州大学伯克利分校生物学家詹妮弗·杜德娜博士和麻省理工学院博德研究所的张锋。

张锋说，到2012年的春天，这些基础的工作已经完成，他们也有足够的数据来发表文章。但是这只会是一篇普通文章，“以为时间很充裕，不知道还有竞争者。”

但竞争确实发生了。2012年6月，加州大学伯克利分校的詹妮弗·杜德纳领导的研究小组在《科学》杂志上发表文章，报道了在试管中使用CRISPR-Cas9来切割DNA序列，“揭示了使用RNA来编辑基因组的可能性”。

张锋没有觉得他的成果被抢先发表了。他说，很多生化工具在试管中能够工作，但在人的细胞中却不能工作。在卡彭蒂耶和杜德纳的文章发表前，他们就使用了一个完全独立、不同的方法使用Cas9进行基因组编辑，这与卡彭蒂耶和杜德纳论文中提出的策略完全不同。

更重要的是，当他们读到竞争对手的论文时，他们发现里面描述的使用CRISPR-Cas9系统的这两种分子的方式与张锋团队设计的方式有“很大不同”，在试管中使用的系统缺乏在活细胞中进行基因组编辑的“关键成分”。

当时，美国专利局的规定是将专利授予第一个发明或第一个构想出新东西的人。张锋提交了实验室的记录本，以证明他们实验室确实是第一个（想到或发明的），这将比已经发表的结果占更大的比重。如果按照现在的“提交优先”的申请制度，专利可能会授予杜德纳和卡彭蒂耶。但在实际有效的“发明优先”的传统系统下，麻省理工学院2014年4月获得了专利，使用CRISPR编辑植物和动物的基因组，张锋被列为发明人之一。

尽管在CRISPR技术发展过程中，张锋的贡献究竟有多大还有争议。但无疑，他已经是华人科学家中最杰出的代表之一。

这场激励的专利争夺战，如果张锋和博德研究所胜出，他将会成为麻省理工学院最富有的科学家和企业家之一。

还有这些华人科学家，值得我们骄傲

尹希