定义CRISPR的未来

对于食品科学家Rodolphe Barrangou来说，好的科学研究就像一顿美食。

“我们在北卡罗来纳州立大学做研究的方式基本上使我成为一名伟大的厨师，”他说。“我有一个很棒的厨房和实验室设备。我有一个很棒的烹饪团队还有我们的学生和员工。然后我们就有了很棒的食谱，可以把所有的食材结合在一起，做出一件杰作。”

Barrangou的杰作涉及到一项新兴技术，也是科学上最热门的术语之一:CRISPR。The Todd R. Klaenhammer Distinguished Professor in益生菌研究是该领域的世界一流专家之一。十多年来，他和他的团队一直在使用不同的CRISPR序列为乳制品细菌接种疫苗，对抗数千种常见的乳制品病毒。

在这个过程中，这位北卡罗来纳州立大学的毕业生联合创立了一家成功的初创公司，赢得了国际奖项，指导了下一代CRISPR研究人员，并帮助推进了广泛领域的基因研究。他和他的同事们才刚刚开始开发CRISPR的潜力。

CRISPR是什么?

这种复杂的技术起源于自然界。CRISPR (Clustered Regularly Interspaced short Palindromic Repeats的缩写)是一种细菌的适应性免疫系统这使它们能够抵御病毒等侵入性基因元素。“就像我们有免疫系统一样，细菌也有免疫系统，”巴兰戈说。“CRISPR它。”

近年来，科学家们利用这一自然过程创造出了可以编辑从细菌到人类的所有基因组的工具。“这项技术可以用来切割任何你想要的DNA片段，”巴兰戈说。

利用CRISPR，酶在DNA中产生不同的剪切。最常见的是Cas9，它就像一把分子手术刀，切割出科学家想要移除的目标DNA序列。然后，内源性DNA修复机制进入并精确地在被切部位重写DNA序列。

Barrangou把这个系统比作文字处理软件。“你可以添加一个基因，比如添加一个词，删除一个基因，比如删除一个词，甚至可以添加一个完整的句子或删除一个完整的段落，”他说。“你可以重写或改正拼写错误。”

对人类来说，这可能意味着纠正基因错误导致致命的疾病。他说:“如果你患有遗传疾病，基因序列有问题，你可以进来，剪切它，识别它，切割它，然后用一个健康的等位基因取代它。”

在短短几年内，它就从一个小众的新奇事物变成了一种科学狂热——应用于广泛的领域。Barrangou说:“CRISPR是一种罕见的技术，它正在超越和改变下一代医药、农业和生物技术产品的研发和诞生。”

CRISPR实验室

巴兰戈在北卡罗来纳州立大学的实验室食品、生物加工和营养科学系有三个目标:理解CRISPR及其在细菌中的作用;利用这种理解来开发CRISPR技术，即以特定的方式使用CRISPR;并利用CRISPR技术产生更好的细菌和益生菌菌株用于食品。

该实验室的主要研究重点是改善酸奶和奶酪等培养乳制品。Barrangou和他的团队使用CRISPR技术为用于发酵这些食物的细菌接种疫苗，以防止噬菌体病毒污染甚至破坏发酵剂。这一过程产生了更稳定的高质量产品，保持更长时间的新鲜。

他们的工作也使我们吃的乳制品更健康．他说:“我们在益生菌菌株中使用CRISPR-Cas来增强它们的特征和功能属性，推动它们在胃肠道中的生存，并增强它们的能力，使我们更健康、更好、更快乐。”

根据Barrangou的说法，这种方法非常成功，现在已经被应用到每一种商业生产的乳制品中。“这意味着，从中国到阿根廷，如果你吃了一块奶酪、一块玉米片、一片披萨、一个奶酪汉堡、一口酸奶，那么你吃的就是一种经过crispr强化的乳制品，”他说。

自从Barrangou发表了一篇关于CRISPR的最早的研究论文科学2007年，他的知名度与CRISPR一起上升。他被广泛认为是这项技术的权威，赞誉也越来越多。

今年，他一直在被选入国家科学院还获得了奥斯卡奖粮食和农业科学奖．2016年，他赢得了加拿大Gairdner奖和沃伦·阿尔珀特基金会奖该奖项是该领域最负盛名的医学研究奖项之一。

走出实验室

巴兰戈把帮助公众了解CRISPR的重要性作为自己的使命。分解这一复杂的科学——并帮助人们理解它与他们生活的相关性——并不容易。

“这是一个相当大的挑战。它需要更好的沟通能力，让公众了解我们面前的伟大科学革命，”他说。

他做到这一点的一种方式是担任《新》杂志的第一主编CRISPR杂志该组织旨在通过与全球科学家分享研究成果来推动该领域的发展。“这是一顶令人兴奋的帽子，它真的打开了我的思维，让我认识到科学的边界是什么，”巴兰戈说。

他还与人共同创立了位于三角研究园(Research Triangle Park)的生物技术公司Locus Biosciences，该公司利用CRISPR技术开发下一代精准抗菌剂。这家初创公司是在他的实验室工作基础上发展起来的。

Barrangou说:“我们在北卡罗来纳州立大学做的一件伟大的事情不仅仅是培养下一代成功的校友，不仅仅是提出下一代技术，不仅仅是提高我们对世界的科学知识——我们希望成为企业家。”“我们把它走出实验室，进入市场．”

CRISPR的未来

目前，CRISPR的潜力似乎无穷无尽，而Barrangou决心继续推进边界。

科学家们目前正在探索如何利用各种酶的不同功能来产生DNA中的剪切。Cas9多年来一直是标准的，但巴兰戈的团队也一直在研究Cas3，一种酶，它可以切断细菌细胞的DNA，然后基本上将其咀嚼到无法修复的程度，破坏细胞。

他说:“大多数人现在使用的是极少数已经被鉴定过的CRISPR-Cas系统。”“自然界中存在着一座金矿，我们仍在继续挖掘。”

这种潜力进步和发现是巴兰戈每天来实验室的原因他知道CRISPR已经在帮助世界，但他想让世界变得更好。

“我们正在努力改进和开发这些CRISPR工具，以制造出更好、更瘦、更快、更实惠、更有效的下一代工具，真正进入CRISPR热潮的下一个阶段，”巴兰戈说。“这仅仅是个开始。”