张润锋发表的论文

像一群思乡的鹤鸟，日夜飞向他们的山巢，在我想你合十膜拜之中，让我全部的生命启程回到它永久的家乡。 —泰戈尔花蝶泪，滴滴沧海，九张机，默数桑田；曾经无数个远方的梦想，依旧吟唱着归来，海天交界的深处，时间烙下了交集，一色的云朵漾动如歌。回眸往事，漫漫红尘万卷，繁华离落，怎施得一钵心静，归却浮生？一张机春色连峰泓波潋，天高山远箫声伴，止指默然，回眸不见，唯有桃花艳。想起一首诗，便记起一座城池，记起一座城池，便忆起一段故事。那个人面桃花相映红的女子，在隐循了数年之后，终究还是没有回来，只是那满树的桃花，却映红了诗人的记忆，也苏醒了整个春天。依稀记得故乡的那片桃花林，每年的暮春时节，便灿烂得像是位待嫁的新娘，那时的自己还会为了一片花瓣的飘落而不知所措；站在桃花树下，如若进入那个与世隔绝的桃源深处，也渴望着有那么一群朴实忠厚的父辈们耕田种地，有那么一群孩子无虑的玩闹嬉耍，也有三三两两的农家妇女提着水囊轻唤着孩子们的乳名；时而春风拂柳，春日下鸡犬相宁，老黄狗偶尔慵懒的吠上几声，享受着春日的暖意。那片桃林似乎是为心灵而建的归属地，回眸往事，那片桃花林归却的是他乡游子的浓浓思乡情意。二张机晚星夏夜冷如霜，夜光杯酒饮壶觞，走笔墨香，镌述沧桑，笑意一身狂。静静的夜，初升的月，忽然间想起杜甫的那句“露从今夜白，月是故乡明”，想起太白的“举杯邀明月，对影成三人”，幻想着千百年前是否有迁客搔人值此有月有酒的夜里，畅开心中的诗意，挥洒手中的墨笔舞一段龙蛇，一吐心中愁绪。衬月对杯，花间闲步，借腹中酒意画一段惆怅，吸几抹月色奏一曲弦觞。放眼望去，是漫漫春江上倒映的圆月，风吹花香，波碎月光，细碎的明亮照着行人走过的足迹；暖暖的月色，像是吟唱着一首古老沧桑的歌谣，细数着流过的浮沙，记述着青春过的年华，宫商角徵羽，五律的变幻勾起华丽过的流年，勾起一次次青春的笑意，往事回首，归却心底一段愁。三张机旧事还来人未睡，载满青春如梦归，撑篙毋退，舍我其谁，犹记故人泪。 “撑篙直进，入桃源深处”，如若乘着轻巧的兰舟于浮着红藕莲叶的小河之上，轻解心字罗衣，绣一段玉锦香囊，将往事回忆缝入心底，韵入水袖。故人泪，声声碎，曾经青春的梦想，携着旧事环入梦中，醒后枕边一片潮湿，镜中云鬓偏倚，泪红的双眼望着未来的遥远。端束衣冠，收拾行囊，踏上一段征程，为梦而行。故人醉，满心寐，袭一身白衣，舞一幕水袖。妆化去脸上泪痕，送自己一脸笑意，一心静谧。红尘世外，又多少红衣乱舞绿袖，又多少金字暖心衣？散漫郊外，月圆天心，桂花树下吴刚斧，闲玉兔。折桂金蟾，不负故人诲，一当流年退。回身万物萧萧，归留青春驻。四张机月晕迷离风戏花，梦里披金战长甲，骤响胡笳，回刀策马，往事如烟沙。夜风阵阵，彳亍着，看满地的残红戏风而起，如若映起一场游园，一戏惊梦。金甲披离，吴钩弄影，碎碎的月光衬着胡笳声声的幽咽，像破碎了心中尘封已久的梦境，独守边疆。旷古的沙漠一望无垠，一骑马蹄，踏过黄沙，踏过白骨，扬尘而去，只身一把长刀，照着伊人的笑靥如花，照着兄弟的铮铮铁骨，叹一句，报国精忠，回刀策马，绝尘而返。月晕迷离，流血漂橹，一个人熟悉的面孔浮掠过脑海，一句句往日的玩笑萦绕耳际；而今，冰冷的面容，木讷的眼神，催起一曲《广陵散》，人鬼两散，惊天动地，唤起千年的往事如数烟沙，随风渺渺。僵化的脸，冰冷的心，等待着冷冷的月光从迷纱中隐现，照暖融化，清风复苏。五张机金樽映月铭思念，将子进酒一尽欢，对月把盏，喋泪花间，不负弱冠年。月华如水，清清地流进云彩，流进花间，金樽立于几案之上，酒香飘溢，韵华浮动，只愿借酒一酌心中欢娱，一尽故友之情。想起那句“劝君更尽一杯酒，西出阳关无故人”；想起那句“何以解忧，唯有杜康”，口中饮进的是新酒，眼中喋起的是清泪。本是同林鸟，如今各自飞，曾经经年寒窗，已后各分南北，怎一盏离酒浇别绪，愁上愁，怎几句话语告离休，够不够？时光散尽，流年已矣，月影花间的日子里，借酒消愁，忆起经年往事，禁不住涕泪纵横，满心神伤。只愿喋泪花间，醒罢，一场清秋，一场承受，题一笔红尘笑傲江湖，走一抹清韵不负弱冠。六张机随性信步闲庭处，自在逍遥一意如，万卷诗书，读尽孤独，踏遍天涯路。北雁南飞，南方的一季春红争妍斗艳，姹紫嫣红。泛古箫音，越尘绝代，踏着一流清灵的节拍波韵而来，燃起新生的希望，点燃春日的妖娆。和一曲《桃花扇》，信步闲庭，看孤云出岫，欲卷又舒，赏花开花谢，季绽年华。泛舟西湖，笠翁对韵，静心垂钓，放浪逍遥于千山万水；抒情写意于五湖四海，于寂寂之时独上西楼，斜倚朱窗，一盏烛光映进万卷诗书，读的尽的孤独，阅不完的愁楚；看残阳夕照，画尽灯红酒绿；春花秋月，隐尽云水禅心。借一腹诗书赶尽满心寂寞，勾一纸枯藤昏鸦缠绵老树，鸣叫人家。一袭青衣，一匹白马，便可踏遍天涯。七张机莫道少年不知愁，雨夜芭蕉水悠悠，月隐梢头，独倚高楼，合目释心忧。寂寞梧桐月，寒衾芭蕉夜。道一句“少年亦识愁滋味，覆心舟”，秋夜淅淅沥沥的雨水沿着屋檐滑落，滴打芭蕉，溅起的水花敲打窗棂，梧桐叶萧萧，无月之夜愁字填心。寒衾覆体，雨声渐止，只一月影独挂桐树梢头。仿若看到那个风度翩翩的诗人独立深院，看月影隐隐，微风习习，华年碎梦，万里江山，一纸金迷醉了三千佳丽，满腹才华惊了迁客骚人。只值此月隐夜静之时，独倚高楼，论世间风云变幻，尔虞我诈，一曲《后庭花》，便顺了南朝遗梦。双手合十，闭目释忧，深宫紧锁的珠帘琉璃夺目，金殿上的龙椅闪煞众人。一袭龙袍，一身素衣，却终究选择了后者。一场旧梦，一场空灵，只是忧愁却种在心上，久难忘，难思量。八张机杨柳苏苏似有情，江南四月踏莎行，娉娉竹屏，草润风清，成阙如梦令。四月氤氲的江南，自古便有一种诗意，秦淮河岸婆娑的垂柳，亦如江南二八年华的婉约女子，迈着细碎步踏莎而行。江南四月，草润风清，嬉戏的孩童放着风筝，喜笑开颜。暖暖的日光晒着青草苏苏。一个人，开始一段旅程；一个梦，便铭记一段永恒。春暖花开的时候，梦醒人静，秦淮迷烟，笼罩着桃花烂漫，水边浣纱的少女轻唱着江南小调。人面桃花交相映，灿若嫣红。夕阳远照，波光粼粼，岸边木纸轩窗，素雅亭台，都像是散发着千年之久的留香古韵。奏一曲古筝，啜一盏香茗，只感曲意填心，茶味萦舌，拈花含笑，成一阙如梦令，铭下这万种风情的秦淮韵律，这似水柔情的氤氲江南。九张机万指浮华一落间，归去来兮莫等闲，梦入南山，棋酒陶潜，稚子笑开颜。世间迷乱浮华，只愿取一指朱砂，点眉心，和一曲牧歌养华夏。流年络绎，亘古芳华，于寂寂落落的日子里归却心灵的喧嚣，南山下的一簇菊花，一地豆苗都在诉说着生命中宁静的真谛。五柳绝诀，荷锄戴月，多少颗辰星见证了田园生活的恬淡清和；多少露珠湿润了路边踏过的足迹；闲逸时棋酒自娱，衔觞赋诗，自醉而眠，亦不失为人生境界。归去兮乎胡不归，人间自有逍遥处。箪食壶浆的日子里，有一壶浊酒唤醒内心沉睡，摆一张棋局，将子进酒，走一纸五柳绝唱，喜笑开颜，问月，问夜，可知否？三更月，中庭正照梨花雪，没有风的夜里，仰望着月总是思索着繁世纷纷中能否找到一钵归却浮生，也许是桃源的静谧处，也许是故乡的不舍情，也许是江南的婉约词，于是弹一曲乡月情动人心扉，谱一律田园颂静心养神。纳兰的“山一程，水一程，夜深千帐灯”，是对故乡的倚以眷念，人生苦短，月晕缠绵，乡月照离人，异地苦思乡，卷浮华以人生百载，忆故乡以流年风月，叹一句，乡情似月，流年如水，何不弄一笔墨香走一道辉煌？高三:张润锋

男的叫赵兄，女的叫赵汝

简介：聊城市华泰物流有限公司成立于2012年04月01日，主要经营范围为普通货运等。法定代表人：张润锋成立时间：2012-04-01注册资本：201万人民币工商注册号：371500200023419企业类型：有限责任公司(自然人投资或控股)公司地址：聊城市北外环路绿园蔬菜批发中心院内西大厅

哪个张润锋？谁啊~·

张锋发表的论文

从简单地剪切致病基因，到开发出不再传播疾病的工程动物，基因编辑技术已经释放出巨大的潜力。随着研究的深入，科学界还发现，除了编辑具有遗传讯息的DNA片段，编辑RNA可以在不改变基因组的情况下，帮助调整基因表达方式，此外，RNA的寿命是相对短暂的，这也意味着它的变化是可以逆转的，从而避免基因工程中的巨大风险。

2017年10月，来自Broad研究所的张锋研究团队在《自然》期刊上发表了题为“RNA targeting with CRISPR-Cas13”的文章，首次将CRISPR-Cas13系统公之于众，证实了CRISPR-Cas13可以靶向哺乳动物细胞中的RNA。仅仅时隔三周，又一篇名为“RNA editing with CRISPR-Cas13”的力作发表于《科学》期刊。在该研究中，张锋研究团队再次展示了这一RNA编辑系统，能有效地对RNA中的腺嘌呤进行编辑。

在CRISPR出现之前，RNAi是调节基因表达的理想方法。但是Cas13a酶一大优势在于更强的特异性，而且这种本身来自细菌的系统对哺乳动物细胞来说，并不是内源性的，因此不太可能干扰细胞中天然的转录。相反，RNAi利用内源性机制进行基因敲除，对本身的影响较大。但CRISPR-Cas13系统还有一个重要的问题，Cas13a酶本质上是一种相对较大的蛋白质，因此很难被包装到靶组织中，这也可能成为RNA编辑技术临床应用的一大障碍。

2018年3月16日，一项发表在《细胞》期刊的重磅成果为RNA编辑技术带来一大步飞跃，来自美国Salk研究所的科学家利用全新的CRISPR家族酶扩展了RNA编辑能力，并将这个新系统命名为“CasRx”。

CasRx（品红色）在人类细胞核中靶向RNA（灰色），Salk研究所

“生物工程师就像自然界的侦探一样，在DNA模式中寻找线索来帮助解决遗传疾病。CRISPR彻底改变了基因工程，我们希望将编辑工具从DNA扩展到RNA。”研究领导者Patrick Hsu博士表示，“RNA信息是许多生物过程的关键介质。在许多疾病中，这些RNA信息失去了平衡，因此直接靶向RNA的技术将成为DNA编辑的重要补充。”

除了高效性且无明显脱靶效应，新系统的一个关键特征是其依赖于一种比以前研究中物理尺寸更小的酶。这对RNA编辑技术至关重要，这使得该编辑工具能够更容易被包装到病毒载体，并进入细胞进行RNA编辑。来自东京大学的科学家Hiroshi Nishimasu并未参与这项研究，他表示：“在这项研究中，研究人员发现了一种较Cas13d更加‘紧凑’的酶CasRx。从基础研究到治疗应用，我认为CasRx将成为非常有用的工具。”

此外，在这项研究中，研究人员还展示了利用这种新型RNA编辑系统来纠正RNA过程的能力。他们将CasRx包装到病毒载体中，并将其递送到利用额颞叶痴呆（FTD）患者干细胞中培养的神经细胞，最终使tau蛋白水平恢复到健康水平上，有效率达到80%。

Patrick Hsu博士最后说道：“基因编辑技术通过对DNA的切割带来基因序列的改变。在经过基因编辑的细胞中，其效果是永久的。虽然基因编辑技术能够很好地将基因完全关闭，但对调节基因的表达上并不那么优秀。展望未来，这一最新工具将在RNA生物学研究中发挥重要作用，并有望在未来凭借该技术对RNA相关疾病进行治疗。”

该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合，通过尾静脉注射质粒的方式，将CasRx系统和靶向Pten基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中，成功在小鼠肝脏中实现了Pten的高效沉默。

3月18日，《蛋白质与细胞》期刊在线发表了《Cas13d介导的肝脏基因表达下调对代谢功能的调控》的研究论文，该研究由中科院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组和上海科技大学生命科学与技术学院黄鹏羽研究组合作完成。该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合，通过尾静脉注射质粒的方式，将CasRx系统和靶向Pten基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中，成功在小鼠肝脏中实现了Pten的高效沉默，证实了CasRx系统在成体动物体内也具有靶向沉默RNA的活性，通过增强下游蛋白AKT的磷酸化，影响了糖脂代谢相关基因的表达。同时，利用AAV递送CasRx和靶向Pscsk9的sgRNA到小鼠肝脏，有效降低了肝脏中PCSK9的蛋白表达，以及小鼠血液中的胆固醇水平。这为治疗后天性的代谢疾病提供了新方案。

同时，杨辉研究组与上海交通大学医学院附属上海第一人民医院孙晓东研究组合作，也探究了CasRx预防严重的眼部疾病——年龄相关性黄斑变性（AMD）的可能性，研究人员发现在体内使用CasRx敲低Vegfa的mRNA可以显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积，验证了将RNA靶向的CRISPR系统用于治疗应用的潜力。相关研究论文《CasRx介导的RNA靶向策略可防止年龄相关的黄斑变性的小鼠模型中的脉络膜新生血管形成》3月3日在《国家科学评论》在线发表。

近年来，CRISPR/Cas9技术因其强大且便捷的DNA编辑能力而受到广泛关注。2016年，张锋实验室发现了一种新的Cas蛋白Cas13a，可以靶向RNA进行切割。之后人们又陆续发现了靶向RNA的Cas13b, Cas13c。由于Cas13家族蛋白靶向RNA的特点，理论上在一些特定疾病的检测和治疗上具有独特优势，因而成为近年来的研究热点。2018年，加州大学伯克利分校Patrick Hsu实验室发现了Cas13d家族。他们发现与RNA干扰技术相比，Cas13d介导的基因沉默具有更高的特异性（与数百个shRNA脱靶相比，Cas13d没有脱靶）和敲除效率（Cas13d达到96％，shRNA达到65％）。而与Cas9介导的基因敲除技术相比，Cas13d介导的基因沉默不会改变基因组DNA，因此这种基因沉默是可逆的，从而对一些后天性疾病（如因不良生活习惯导致的高血脂等后天代谢性疾病）的治疗更有优势。其中Cas13d家族的CasRx蛋白由于体积小，效率高，被认为是在未来应用中最具有优势的Cas13蛋白。

此前的工作都在细胞水平证明了CasRx的高效性和特异性，杨辉研究组的这两篇文章则更进一步在动物体内证明了CasRx的活性，为临床提供了可能性。为证明CasRx在动物体内的活性，研究人员分别针对目的基因进行了sgRNA的体外筛选，然后采用尾静脉注射敲低Pten的质粒、尾静脉注射敲低Pcsk9的AAV8病毒、眼部注射敲低Vegfa的AAV病毒。对注射后的小鼠进行相应分析，分别得到Pten基因下调及其下游蛋白AKT的磷酸化上调，Pcsk9下调造成血清胆固醇下调；Vegfa下调显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积。

2020年3月18日，《蛋白质与细胞》期刊在线发表了《Cas13d介导的肝脏基因表达下调对代谢功能的调控》的研究论文，该研究由中科院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组和上海科技大学生命科学与技术学院黄鹏羽研究组合作完成。该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合，通过尾静脉注射质粒的方式，将CasRx系统和靶向 Pten 基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中，成功在小鼠肝脏中实现了 Pten 的高效沉默，证实了CasRx系统在成体动物体内也具有靶向沉默RNA的活性，通过增强下游蛋白AKT的磷酸化，影响了糖脂代谢相关基因的表达。同时，利用AAV递送CasRx和靶向 Pscsk9 的sgRNA到小鼠肝脏，有效降低了肝脏中PCSK9的蛋白表达，以及小鼠血液中的胆固醇水平。这为治疗后天性的代谢疾病提供了新方案。

同时，杨辉研究组与上海交通大学医学院附属上海第一人民医院孙晓东研究组合作，也探究了CasRx预防严重的眼部疾病——年龄相关性黄斑变性（AMD）的可能性，研究人员发现在体内使用CasRx敲低 Vegfa的mRNA可以显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积**，验证了将RNA靶向的CRISPR系统用于治疗应用的潜力。相关研究论文《CasRx介导的RNA靶向策略可防止年龄相关的黄斑变性的小鼠模型中的脉络膜新生血管形成》3月3日在《国家科学评论》在线发表。

近年来，CRISPR/Cas9技术因其强大且便捷的DNA编辑能力而受到广泛关注。2016年，张锋实验室发现了一种新的Cas蛋白Cas13a，可以靶向RNA进行切割。之后人们又陆续发现了靶向RNA的Cas13b, Cas13c。由于Cas13家族蛋白靶向RNA的特点，理论上在一些特定疾病的检测和治疗上具有独特优势，因而成为近年来的研究热点。2018年，加州大学伯克利分校Patrick Hsu实验室发现了Cas13d家族。他们发现与RNA干扰技术相比，Cas13d介导的基因沉默具有更高的特异性（与数百个shRNA脱靶相比， Cas13d没有脱靶）和敲除效率（Cas13d达到96％，shRNA达到65％）。而与Cas9介导的基因敲除技术相比， Cas13d介导的基因沉默不会改变基因组DNA，因此这种基因沉默是可逆的，从而对一些后天性疾病（如因不良生活习惯导致的高血脂等后天代谢性疾病）的治疗更有优势。其中Cas13d家族的CasRx蛋白由于体积小，效率高，被认为是在未来应用中最具有优势的Cas13蛋白。

此前的工作都在细胞水平证明了CasRx的高效性和特异性，杨辉研究组的这两篇文章则更进一步在动物体内证明了CasRx的活性，为临床提供了可能性。为证明CasRx在动物体内的活性，研究人员分别针对目的基因进行了sgRNA的体外筛选，然后采用尾静脉注射敲低 Pten 的质粒、尾静脉注射敲低 Pcsk9 的AAV8病毒、眼部注射敲低 Vegfa 的AAV病毒。对注射后的小鼠进行相应分析，分别得到 Pten 基因下调及其下游蛋白AKT的磷酸化上调， Pcsk9 下调造成血清胆固醇下调； Vegfa 下调显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积。

图1 CasRx介导的 Pten 体内体外的下调（ Protein & Cell ）

A.质粒示意图；B.N2a细胞中 Pten 的下调；C.Western检测PTEN及AKT的表达； D.CasRx与shRNA脱靶比较；E.尾静脉注射质粒示意图；F.G.H.免疫荧光，qPCR，western分别检测 Pten 及p-AKT的表达

图2 血清胆固醇的调节以及 Pcsk9 的可逆调控（ Protein & Cell ）

A.针对 Pcsk9 的AAV8病毒注射示意图；B.肝组织中 Pcsk9 的表达量；C.血清 PCSK9 的表达量；D.血清胆固醇水平；E.F.血清ALT和AST的测定；G.可逆调节注射示意图； H. Pcsk9 的动态调控。

图3 AAV介导CasRx减少了AMD小鼠模型中CNV的面积（National Science Review）

A.小鼠和人序列比较以及sgRNA示意图；B.C.在293T和N2a细胞中敲低 Vegfa ；D.VEGFA蛋白的表达；E.AAV病毒质粒示意图；F.实验流程图；G.CasRx的mRNA表达水平；H.I.激光烧伤之前或之后7天的 Vegfa mRNA水平；J.CNV诱导3天后的VEGFA蛋白水平；K.激光烧伤7天后，用PBS或AAV-CasRx- Vegfa 注射的代表性CNV图像；L.M.CNV面积统计。

2020 年 4 月 8 日， Cell 期刊在线发表了题为《Glia-to-Neuron Conversion by CRISPR-CasRx Alleviates Symptoms of Neurological Disease in Mice》的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组完成。

该项研究通过运用最新开发的 RNA 靶向 CRISPR 系统 CasRx 特异性地在视网膜穆勒胶质细胞中敲低 Ptbp1 基因的表达，首次在成体中实现了视神经节细胞的再生，并且恢复了永久性视力损伤模型小鼠的视力。同时，该研究还证明了这项技术可以非常高效且特异地将纹状体内的星形胶质细胞转分化成多巴胺神经元，并且基本消除了帕金森疾病的症状。该研究将为未来众多神经退行性疾病的治疗提供一个新的途径。

人类的神经系统包含成百上千种不同类型的神经元细胞。在成熟的神经系统中，神经元一般不会再生，一旦死亡，就是永久性的。神经元的死亡会导致不同的神经退行性疾病，常见的有阿尔兹海默症和帕金森症。此类疾病的病因尚不明确且没有根治的方法，因此对人类的健康造成巨大威胁。据统计，目前全球大约有 1 亿多的人患有神经退行性疾病，而且随着老龄化的加剧，神经退行性疾病患者数量也将逐渐增多。

在常见的神经性疾病中，视神经节细胞死亡导致的永久性失明和多巴胺神经元死亡导致的帕金森疾病是尤为特殊的两类，它们都是由于特殊类型的神经元死亡导致。我们之所以能看到外界绚烂多彩的世界，是因为我们的眼睛和大脑中存在一套完整的视觉通路，而连接眼睛和大脑的神经元就是视神经节细胞。

作为眼睛和大脑的唯一一座桥梁，视神经节细胞对外界的不良刺激非常敏感。研究发现很多眼疾都可以导致视神经节细胞的死亡，急性的如缺血性视网膜病，慢性的如青光眼。视神经节细胞一旦死亡就会导致永久性失明。据统计，仅青光眼致盲的人数在全球就超过一千万人。

帕金森疾病是一种常见的老年神经退行性疾病。它的发生是由于脑内黑质区域中一种叫做多巴胺神经元的死亡，从而导致黑质多巴胺神经元不能通过黑质-纹状体通路将多巴胺运输到大脑的另一个区域纹状体。目前，全球有将近一千万人患有此病，我国尤为严重，占了大约一半的病人。如何在成体中再生出以上两种特异类型的神经元，一直是全世界众多科学家努力的方向。

该研究中，研究人员首先在体外细胞系中筛选了高效抑制 Ptbp1 表达的 gRNA，设计了特异性标记穆勒胶质细胞和在穆勒胶质细胞中表达 CasRx 的系统。所有元件以双质粒系统的形式被包装在 AAV 中并且通过视网膜下注射，特异性地在成年小鼠的穆勒胶质细胞中下调 Ptbp1 基因的表达。

大约一个月后，研究人员在视网膜视神经节细胞层发现了由穆勒胶质细胞转分化而来的视神经节细胞，并且转分化而来的视神经节细胞可以像正常的细胞那样对光刺激产生相应的电信号。

研究人员进一步发现，转分化而来的视神经节细胞可以通过视神经和大脑中正确的脑区建立功能性的联系，并且将视觉信号传输到大脑。在视神经节细胞损伤的小鼠模型中，研究人员发现转分化的视神经细胞可以让永久性视力损伤的小鼠重新建立对光的敏感性。

为进一步发掘 Ptbp1 介导的胶质细胞向神经元转分化的治疗潜能，研究人员证明了该策略还能特异性地将纹状体中的星形胶质细胞非常高效的转分化为多巴胺神经元，并且证明了转分化而来的多巴胺神经元能够展现出和黑质中多巴胺神经元相似的特性。

在行为学测试中，研究人员发现这些转分化而来的多巴胺神经元可以弥补黑质中缺失的多巴胺神经元的功能，从而将帕金森模型小鼠的运动障碍逆转到接近正常小鼠的水平。

需要指出的是，虽然科学家们在实验室里取得了重要进展，但是要将研究成果真正应用于人类疾病的治疗，还有很多工作要做：人类的视神经节细胞能否再生？帕金森患者是否能通过该方法被治愈？这些问题有待全世界的科研工作者共同努力去寻找答案。

（上）CasRx 通过靶向的降解 Ptbp1 mRNA 从而实现 Ptbp1 基因表达的下调。

（中）视网膜下注射 AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1 可以特异性的将视网膜穆勒胶质细胞转分化为视神经节细胞，转分化而来视神经节细胞可以和正确的脑区建立功能性的联系，并且提高永久性视力损伤模型小鼠的视力。

（下）在纹状体中注射 AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1 可以特异性的将星形胶质细胞转分化为多巴胺神经元，从而基本消除了帕金森疾病模型小鼠的运动症状。

RNA-editing Cas13 enzymes have taken the CRISPR world by storm. Like RNA interference, these enzymes can knock down RNA without altering the genome , but Cas13s have higher on-target specificity. New work from Konermann et al. and Yan et al. describes new Cas13d enzymes that average only 2.8 kb in size and are easy to package in low-capacity vectors! These small, but mighty type VI-D enzymes are the latest tools in the transcriptome engineering toolbox.

Microbial CRISPR diversity is impressive, and researchers are just beginning to tap the wealth of CRISPR possibilities. To identify Cas13d, both groups used very general bioinformatic screens that looked for a CRISPR repeat array near a putative effector nuclease. The Cas13d proteins they identified have little sequence similarity to previously identified Cas13a-c orthologs, but they do include HEPN nuclease domains characteristic of the Cas13 superfamily. Yan et al. proceeded to study orthologs from Eubacterium siraeum (EsCas13d) and Ruminococcus sp. (RspCas13d), while Konermann et al. characterized orthologs from “Anaerobic digester metagenome” (AdmCas13d) and Ruminococcus flavefaciens (nicknamed CasRx), as well as EsCas13d.

Like other Cas13 enzymes, the Cas13d orthologs described in these papers can independently process their own CRISPR arrays into guide RNAs. crRNA cleavage is retained in dCas13d and is thus HEPN-independent. These enzymes also do not require a protospacer flanking sequence, so you can target virtually any RNA sequence ! In bacteria, Cas13d-mediated cleavage promotes collateral cleavage of other RNAs. As with other Cas13s, this collateral cleavage does not occur when Cas13d is expressed in a mammalian system.

Since Cas13d is functionally similar to previously discovered Cas13 enzymes - what makes these orthologs so special? The first property is size - Cas13d enzymes have a median length of ~930aa - making them 17-26% smaller than other Cas13s and a whopping 33% smaller than Cas9! Their small size makes then easy to package in low-capacity vectors like AAV, a popular vector due to its low immunogenicity. But these studies also identified other advantages, including Cas13d-specific regulatory proteins and high targeting efficiency, both of which are described below.

The majority of Type VI-D loci contain accessory proteins with WYL domains (named for the three conserved amino acids in the domain). Yan et al. from Arbor Biotechnologies found that RspCas13d accessory protein RspWYL1 increases both targeted and collateral RNA degradation by RspCas13d. RspWYL1 also increased EsCas13d activity, indicating that WYL domain-containing proteins may be broader regulators of Cas13d activity. This property makes WYL proteins an intriguing counterpart to anti-CRISPR proteins that negatively modulate the activity of Cas enzymes, some of which are also functional in multiple species (read Arbor Biotechnologies' press release about their Cas13d deposit here ).

Not all Cas13d proteins are functional in mammalian cells, but Konermann et al. saw great results with CasRx and AdmCas13d fused to a nuclear localization signal (NLS). In a HEK293 mCherry reporter assay, CasRx and AdmCas13d produced 92% and 87% mCherry protein knockdown measured by flow cytometry, respectively. Cas13d CRISPR array processing is robust, with CasRx and either an unprocessed or processed gRNA array (22 nt spacer with 30 nt direct repeat) mediating potent knockdown. Multiplexing from the CRISPR array yielded >90% knockdown by CasRx for each of four targets, including two mRNAs and two nuclear long non-coding RNAs.

One interesting twist to Cas13d enzymes is their cleavage pattern: EsCas13d produced very similar cleavage products even when guides were tiled across a target RNA, indicating that this enzyme does not cleave at a predictable distance from the targeted region. Konermann et al. show that EsCas13d favors cleavage at uracils, but a more detailed exploration of this cleavage pattern is necessary.

Konermann et al. compared CasRx to multiple RNA regulating methods: small hairpin RNA interference, dCas9-mediated transcriptional inhibition (CRISPRi), and Cas13a/Cas13b RNA knockdown. CasRx was the clear winner with median knockdown of 96% compared to 65% for shRNA, 53% for CRISPRi, and 66-80% for other Cas13a and Cas13b effectors. Like previously characterized Cas13 enzymes, CasRx also displays very high on-target efficiency; where shRNA treatment produced 500-900 significant off-targets, CasRx displayed zero. Unlike Cas9, for which efficiency varies widely across guide RNAs, each guide tested with CasRx yielded >80% knockdown. It seems that CasRx may make it possible to target essentially any RNA in a cell.

Since catalytically dead dCasRx maintains its RNA-binding properties, Konermann et al. tested its ability to manipulate RNA species through exon skipping. Previous CRISPR exon-skipping approaches used two guide RNAs to remove a given exon from the genome, and showed success in models of muscular dystrophy . In this case, Konermann et al. targeted MAPT , the gene encoding dementia-associated tau, delivering dCasRx and a 3-spacer array targeting the MAPT exon 10 splice acceptor and two putative splice enhancers. After AAV-mediated delivery to iPS-derived cortical neurons, dCasRx-mediated exon skipping improved the ratio of pathogenic to non-pathogenic tau by nearly 50%, showing proof-of-concept for pre-clinical and clinical applications of dCasRx.

The identification of Type VI Cas13d enzymes is another win for bioinformatic data mining. As we continue to harness the natural diversity of CRISPR systems, only time will tell how large the genome and transcriptome engineering toolbox will be. It is, however, certain that the impact of CRISPR scientific sharing will continue to grow, and we at Addgene appreciate our depositors for making their tools available to the broader community.

References

Konermann, Silvana, et al. “Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors.” Cell (2018) pii: S0092-8674(18)30207-1. PubMed PMID: 29551272

Yan, Winston X., et al. “Cas13d Is a Compact RNA-Targeting Type VI CRISPR Effector Positively Modulated by a WYL-Domain-Containing Accessory Protein.” Mol Cell. (2018) pii: S1097-2765(18)30173-4. PubMed PMID: 29551514

\1. Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors

\2. CRISPR genetic editing takes another big step forward, targeting RNA

\3. How Editing RNA—Not DNA—Could Cure Disease in the Future

[ https://www.obiosh.com/kyfw/zl/aav/209.html](

革命性技术“钱”景无限

2022年2月、3月间，一则科技界新闻被国内科技媒体广泛报道：美国专利和商标局（USPTO）裁定CRISPR-Cas9基因编辑技术专利属于美国哈佛和麻省理工学院博德研究所的张锋团队，而不是加州大学伯克利分校。

华人科学家张锋

CRISPR-Cas9是第三代基因编辑技术，短短几年内，风靡全球，是现有基因编辑和基因修饰里面效率最高、最简便、成本最低、最容易上手的技术之一，成为当今最主流的基因编辑系统。

2012年8月17日，加州大学伯克利分校化学家詹妮弗·杜德纳和德国马普感染生物学研究所教授埃玛纽埃勒·沙尔庞捷在一篇里程碑式的论文中概述了这项技术，成功解析了CRISPR-Cas9基因编辑的工作原理，这两位女科学家因此分享了2020年的诺贝尔化学奖。

2013年2月15日，张锋团队在美国《科学》杂志发表了论文，揭示了他们首次在体外将CRISPR/Cas9基因编辑技术对小鼠和人类细胞的特定基因完成了精确的切割，意味着将该技术改进并应用于哺乳动物和人类细胞。

基因编辑三巨头

自此，近年来生命科学领域最耀眼的技术正式宣告诞生，詹妮弗·杜德纳、埃玛纽埃勒·沙尔庞捷、张锋三人，也被人们称为CRISPR基因编辑三巨头。

革命性技术的出现，背后蕴藏着巨大的商机和市场。以杜德纳和沙尔庞捷为一方，背后是加州大学伯克利分校，以张锋为另一方，背后是哈佛和麻省理工，开始争夺这块价值数百亿美元的大蛋糕。

美国科学界的华裔“天才”

张锋，1982年出生在石家庄，11岁时，随母亲离开中国来到美国爱荷华州得梅因市（DesMoines）定居。他的辉煌履历简述如下：美国麻省理工学院历史上最年轻的华人终身教授（比钱学森先生获得MIT终身教职时还要小一岁），麻省剑桥博德研究所（隶属于麻省理工学院和哈佛大学）最年轻的实验室主任；被《自然》杂志评选为2013年年度十大科学人物之一；2016年10月登上《时代周刊》封面，被称为“下一代领导世界的人”；是美国人文与科学学院院士和美国国家医学科学院院士。

在遗传学和神经科学领域，张锋对两种革命性技术的发展做出了重要贡献。当他还是研究生时，他是光遗传学研究团队里的关键成员之一。这项技术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。

仅仅几年之后，张锋做出了另一项让他跻身于世界顶尖生物学家的工作：如何快速、简便且有效地编辑植物和动物、包括人类在内的基因组。这就是大名鼎鼎的CRISPR-Cas9基因编辑技术。

这项“基因魔剪”技术关乎一切生命体，包括动物、植物、微生物的基因，因此，它的前景似乎是任由人类想象。除了利润丰厚的生物制药领域，在农业中，CRISPR就可以用于作物育种、害虫治理、特色农产品的生产等等，也可以用来生产乳制品发酵中抵御噬菌体的材料，在新冠疫情中，也有基于CRISPR的新冠病毒诊断试剂盒获批……

张锋不愧为美国科学界的华裔“天才”。

打开成功之门的“捷径”

通过美国医疗科技媒体STAT关于张锋的报道，我们可以一窥张锋的成长之路。

11岁时，张锋随母亲来到美国。刚从中国来到美国，他的母亲起初靠干一些粗活，比如在一个汽车旅馆做保洁来养家糊口--尽管她是一位计算机工程师。张锋的父亲是中国某科技大学的一位行政人员，有几年的时间并没有和他们一起在美国生活。

因为一场电影，张锋的人生从此开始改变。

1993年，身在美国的张锋看到了《侏罗纪公园》，在他心里种下了一颗种子，1993年，身在国内的你在做什么

在张锋生活的爱荷华州得梅因市，中学的生物课还停留在解剖泡在福尔马林里的青蛙的阶段。而张锋却幸运地参加了一个分子生物学的“周六提高计划”。那里的指导老师很聪明，他们发现，让一群孩子全心投入的一个明智选择就是给他们看电影《侏罗纪公园》。父母从事计算机科学的背景，让张锋对编程很感兴趣，而这部1993年播出的科幻电影，则在张锋的心里种下一颗种子。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。

1995年，张锋得到了第一个对活体生物DNA进行编程的机会，他那时已经高中二年级的学生。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。张锋回忆，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，但张锋已经在编辑一个物种的细胞。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。他发现荧光蛋白可以做到，这一实验成为张锋参加爱荷华州科学展览的项目，吸引了很多“像我这样的孩子”，张锋回忆道，“我们都是怪才（geeky）”。

高三那年，张锋在利维的指导下使用病毒做了另外一个遗传学项目，这个项目让他于2000年获得英特尔科学天才奖（Intel Science Talent Search），并获得5万美元的奖学金。

“这个项目让我滋生了治疗艾滋病的宏大想法。”张锋说。这不是一个高中生能够做到的事情，而且一个高中生也没有条件去推进荧光蛋白的工作，试验阻止紫外光能否预防黑色素瘤。但他在这个过程中学习到了宝贵的一课：有趣的科学发现往往得不出什么结果。

从张锋在高中的经历可以看出，他在中学时期，就已经开启了生物学研究的大门。而此时在他的出生地——中国，他的同龄人正在全力以赴准备高考，为应试教育的最后冲刺做着无以复加的准备。当张锋在慢慢走进科学研究大门、获得英特尔科学天才奖的时候，中国的高中生们还在日以继夜的刷题，准备着一场场模拟考试。

应试教育还是应社教育

张锋的成功带给我们的思考

张锋在基因治疗实验室当志愿者的时候，常常晚归，他的母亲需要在车子里等好几个小时。一个秋天的傍晚，夜幕逐渐降临，驱车回家的途中，他们看到落叶纷扬飘零的一幕。母子俩被眼前的景色所触动，叶子在短短几个月的时间内就会死去或处于垂死的边缘。他们聊到一个人的时间是多么有限，母亲回忆道，一个生命是多么容易就了无痕迹地从这个世界消失。

"尽我所能，有所作为，对我来说似乎很重要。"张锋说。

从张锋到目前的人生经验，特别是他移民美国至今的成绩，似乎可以对应“因我所能，有所作为”这八个字。但张锋的成功，能带给我们什么思考？

是应社教育和应试教育理念的不同。

在应试教育的理念中，决定人生命运的考试，是最重要的节点。小升初，中考，高考。应社教育的思路，就是尽量早的找到，比如在中学阶段就找到合适个人发展的几条备选赛道，及早去接触、尝试、准备，为自己在将来进入社会、进入职场，无论是做公职人员、做科研或者其他职业提前准备。

再回到张锋的例子。

张锋到美国之前，接受的是国内经典的应试教育。到美国后，接受了当地的中学教育。

但他作为新移民的一员，其成长远远快于其他人。原因何在？

一个关键就是他通过学校的“天才学生项目”，获得到卫理公会医院一个基因治疗实验室当志愿者的机会。一个中学生，就这样敲开了科学研究的大门，并凭借自己的聪明才智，获得英特尔科学天才奖（Intel Science Talent Search），让他的科研之路有了新的起点。

想想张锋在国内的同学们，同样的年纪，同样的年份，那时候在干嘛。张锋在研究荧光蛋白，他们在每天上早自习、晚自习，在做试卷。张锋获得英特尔科学天才奖并获得5万美元的奖学金，早早选定自己人生道路的时候，他们在为即将到来的高考，和要报哪所学校、哪个专业挠头。当张锋进入大学、开启加速人生时，他们有的还处于刚进大学的迷茫期，有的可能因为成绩不理想而正在复读……

人生的分水岭就此产生。

考虑到每个人的天分、性格、兴趣，以及家庭教育和背景，“最”适合自己发展的人生赛道不会太多。应社教育的思路，就是在中学阶段就找到合适个人发展的几条备选赛道，及早去接触和尝试。赛道的规划，是以人的整个职业生涯来规划，而不仅仅是围绕在高考、考研、毕业求职这样的重大节点。只有早一点找到适合自己发展的道路，才能在进入社会和职场后，占得先发优势，并不断维持这种优势。张锋就是这种模式的经典例子。

为普通家庭的普通孩子，提供更多这样的机会，不仅是为了发掘出更多张锋式的杰出科学家，也是为了让作为普通家庭的孩子，可以在人生之路上走的更加平顺。

张峰（1922—1998），安徽省太和县人。一九三九年加入中国共产党，同年参加新四军。抗日战争时期，任新四军第三师十旅二十八团连长，淮阴县保安大队副营长，苏北军区淮海军分区第四支队教导队队长，新四军第三师十旅二十八团营长。解放战争时期，任新四军第三师十旅司令部作教科科长兼教导队队长，东北民主联军第二纵队五师十三团参谋长、副团长、团长。中华人民共和国成立后，任中国人民解放军副师长，中国人民志愿军副师长、师长，中国人民解放军师长、副军长、军长，沈阳军区副司令员，济南军区副司令员。一九六四年晋升为少将头衔。希望对你有帮助O(∩_∩)O~~

张培锋发表的论文

蔡宝来海南师范大学教育学院教授、博士生导师本词条是多义词，共2个义项蔡宝来，教育学博士、教授、博士生导师，国家级精品资源共享课负责人、教育部“国培计划”专家、全国教学论学术委员会副秘书长、课程学术委员会常务理事、海南省领军人才。2003年2-3月在英国曼彻斯特大学访学。主要从事课程与教学论、教育技术学研究。主持完成国家和省部级科研课题10余项；发表学术论文160余篇；出版专著、教材4部；获 “五个一”工程优秀论文奖、省级哲学社会科学优秀成果三等奖2次。获全国教育硕士优秀指导教师、甘肃省高校青年教师成才奖、海南省“555人才工程”称号。[1]中文名蔡宝来国籍中国学位/学历教育学博士职称教授研究方向学习经历工作经历社会兼职教学信息科研信息期刊论文获奖情况国际交流学术会议TA说参考资料研究方向主要从事特殊教育发展战略、特殊儿童教师教育、特殊教育课程与教学改革、特殊教育评价研究。[1]学习经历1985年9月-1989年7月，四川师范大学学习，获得教育学学士学位。1999年9月-2002年7月，四川师范大学学习，获得教育学硕士学位。2007年9月-2008年7月，北京师范大学访学。2011年7月-2012年2月，四川大学出国英语培训。2013年9月-2017年6月，(捷克)帕拉茨基大学(Palacky University, Olomouc, CZ)学习，获得特殊教育学博士学位。2014年7月-2015年1月，(美国)奥本大学蒙哥马利分校(Auburn University at Montgomery, Montgomery, USA)访学。[1]工作经历1989年7月至1999年9月，达县亭子职高教师，1996年聘为中学一级教师2002年7月-2017年12月，宜宾学院工作，2003-2013年先后任教育系主任助理、副主任和教师教育学院副院长，四川省农村幼儿教育研究中心常务副主任。2018年1月至今，海南师范大学教育学院教师，现任海南师范大学特殊教育研究中心主任、特殊教育系教师支部书记。[1]社会兼职海南省特殊教育专家委员会常务副主任。[1]教学信息1989-1999年，四川省达州职业中学主要从事语文教学。2002-2017年，宜宾学院先后担任教育原理、教育科研方法等本科课程教学。2018年至今，海南师范大学先后主要担任《特殊教育政策与法规》、《特殊教育理论基本专题》、《我国特殊教育课程标准解读》等本科、研究生课程教学。[1]科研信息农村教师专业发展的理论与实践研究(TER2008-034)，2008年四川省教育厅教师教育课题，结题;（P09367）宜宾学院教师教育模式改革探索，2009年高等教育人才培养质量和教学改革重点项目，结题;基础教育质量评价体系研究(12SA147)，2012年四川省教育厅重点项目，结题;西部农村幼儿教师教育模式新探索(SC13B001)，2013年四川省社科规划项目，结题;西部地区人才培养特殊项目(201308515185)，2013年国家留学基金管理委员会，结题;中捷特殊教育教师培养体系比较研究(SC16B115)，2016年四川省社科规划项目，结题;海南省特殊教育学校“无障碍”环境建设调查研究(项目编号：HNSK(YB)19-30)，2019年海南省社会科学联合会一般课题，结题;海南省特殊教育发展战略新探索，海南教育改革与发展研究院2019年委托项目，结题;特殊教育发展战略：回顾与展望，2019年海南师范大学教授(博士)启动基金，在研;海南省学前融合教育模式探索(HNSK(YB)20-32)，2020年海南省社会科学联合会一般课题，在研。海南省特殊教育发展现状问题及十四五规划建议的调查，2020年海南省教育厅委托项目，在研。[1]

山西大同大学是一所本科层次普通高校，创办于1958年，办学历史悠久，学校实力较为雄厚。截至2021年，学校共有22个本科专业，涵盖了工、理、管、文、法、教育等多个领域。学校教育教学质量得到了较好的保障，师资力量较为强大，科学研究成果显著。综合来看，山西大同大学的档次属于普通本科高校水平。

蔡宝来教授师德是通过在教育教学实践中秉承良好的道德品质和职业操守，为学生提供优质的教育服务，培养学生全面发展的素质和能力。其体现在以下几个方面：首先，教育教学中始终以学生为中心，关注学生的个性发展和学习成长，尊重学生的差异性，注重培养学生的创新能力和实践能力。其次，教师应该具有高度的敬业精神和责任心，尊重教育的规律和学科的要求，不断提高自身的专业水平和教育教学能力，为学生提供优质的教育服务。最后，教师要以身作则，秉承诚信和正义的原则，加强与学生的沟通和互动，建立良好的师生关系，塑造良好的教育形象。

张锋奎发表的论文

小孩八字：辛卯/壬辰/庚子/癸未此八字，金旺，水木为喜神，取名宜带水，木次之此人长大聪明伶俐，学业有成祝你好运

张锋发表论文

“诺奖风向标”拉斯克奖揭晓，光遗传学领域的三位科学家获2021年的拉斯克奖基础医学研究奖 | 图源：laskerfoundation.org

导读

北京时间9月25日零点，2021年拉斯克奖（The Lasker Awards）公布了三大奖项获奖名单。其中，基础医学研究奖由Dieter Oesterhelt、Peter Hegemann 和Karl Deisseroth获得，以表彰他们对光遗传学的贡献；来自BioNTech的Katalin Karikó和宾夕法尼亚大学的Drew Weissman获得临床医学研究奖，以表彰他们发现基于mRNA修饰的新治疗技术；医学科学特别成就奖则颁给了诺贝尔奖得主David Baltimore。

光遗传学被认为是一项注定要得诺奖的技术（相关文章：光遗传学：一项注定要得诺贝尔奖的技术）。

实际上，对于光遗传学技术作出贡献的科学家不止这三人，还有他们的合作者和其他科学家。

科学的发展常常伴随着科学家竞争，这是科学的常态。每一项科学成果的背后，故事主角们都有不同的悲喜。但无论结局如何，每一位探索在知识边缘的科学家都值得我们深深的敬意。

撰文王承志梁希同林岑

责编夏志坚陈晓雪

北京时间2021年9月25日零点，有 “诺奖风向标” 之称的拉斯克奖（the Lasker Awards）公布，三位在光遗传学领域作出重要贡献的科学家获得阿尔伯特·拉斯克基础医学研究奖。

获奖理由：

发现了可以激活或沉默单个脑细胞的光敏微生物蛋白，并将其用于开发光遗传学——神经科学领域的一项革命性技术。

根据拉斯克奖官网介绍，三位获奖人的具体贡献分别是：

迪特尔·奥斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt），发现了一种古细菌蛋白质，它可以在光照条件下将质子泵出细胞；

彼得·黑格曼（Peter Hegemann），在单细胞藻类中发现了相关的通道蛋白；

卡尔·代塞尔罗思（Karl Deisseroth），利用这些分子创建了光触发系统，这些系统可以在活的、自由移动的动物身上使用，以理解在迷宫一般的脑回路中特定类别乃至一类神经元的作用。

大脑是人最复杂的器官，人的感觉、记忆、思考、运动等诸多生理活动，以及各种神经系统疾病都与神经元的功能息息相关。多年以来，理解各种神经元的具体功能一直是神经生物学的中心研究领域。

特异性地控制神经元活动对神经生物学家具有无法抵挡的吸引力。如果能特异性地激活一类神经元，那么就可以通过观察激活后的生理现象来推测其功能。同理，如果能特异性地抑制一类神经元，则可以推测这类神经元对哪些生理活动是必须的。

神经生物学家们尝试过各种方法来达到这个目标。比如，用微电极来刺激神经元，或者使用化学物质来模拟或者拮抗神经递质。但这些方法都有难以克服的缺陷：微电极控制的精度不够，比如不能特异性地控制一类神经元；化学物质控制神经元的速度难以控制，很难在毫秒级别进行操作。

紫色的膜与光传感器

1969 年，29岁的青年化学家迪特尔·奥斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt，1940年-）从德国慕尼黑大学学术休假，来到了美国加州大学旧金山分校电子显微镜专家沃尔瑟·斯托克尼乌斯（Walther Stoeckenius，1921年7月3日-2013年8月12日）的实验室。

当时，斯托克尼乌斯正在研究一种可以在高盐环境中生存的古细菌的细胞膜，这种微生物现在被称作盐生盐杆菌（ Halobacterium salinurum ）。在这次合作中，奥斯特黑尔特证实盐生盐杆菌的细胞膜中紫色的组分含有视黄醛。随后，他和斯托克尼乌斯确定了古细菌中的一种蛋白质，并将其命名为细菌视紫红质（bacteriorhodopsin）。1971 年，他们提出细菌视紫红质起到了光传感器或光感受器的作用。

迪特尔·奥斯特黑尔特 | 图源：biochem.mpg

回到德国后，奥斯特黑尔特和斯托克尼乌斯继续合作这一研究。奥斯特黑尔特发现，细菌视紫红质可以将质子泵出细胞。这个神奇蛋白质，像是一个微型光能发电机，能吸收光子的能量，用这些能量把质子泵到细胞的外面，从而进一步转化为细菌所需的能量。

后来，科学家们发现了另外一种含视黄醛的光激活泵——卤化视紫红质（halorhodpsin），可以将氯离子输送到细胞中。这两种物质的发现和对其生物物理、结构和遗传学的研究，为光遗传学的发展提供了基础性的见解。

来自微生物的光敏蛋白

20世纪80年代，彼得·黑格曼在位于慕尼黑的马克思·普朗克生物化学研究所攻读博士学位。他的导师正是发现细菌视紫红质的迪特尔·奥斯特黑尔特。

黑格曼的博士论文，研究的是来自另一种细菌的视紫红质——卤化视紫红质（halorhodopsin）。

卤化视紫红质存在于一种耐盐古细菌中，其利用光能将其生活的高盐度环境中的氯离子排出体外。黑格曼首先通过生物化学技术分离提纯了这一蛋白。

彼得·黑格曼 | 图源：project-stardust.eu

此时，刚刚在法兰克福的马克思·普朗克生物物理研究所建立自己实验室的恩斯特·班贝格（Ernst Bamberg）参与了进来，他通过构建体外系统来研究黑格曼所提纯出的halorhodopsin的电化学特性。

1984年获得博士学位后，黑格曼来到美国雪城大学的肯·福斯特（Kenneth Foster）的实验室从事博士后研究。

福斯特研究的是另一种对光敏感的微生物：单细胞绿藻。这些单细胞的藻类具有趋光性，能够挥舞鞭毛向着有光的方向游去（它们需要光进行光合作用）。福斯特认为，单细胞绿藻也可能使用某种视紫红质作为它们的眼睛，从而得知光亮的方向，并且能驱动鞭毛游往有光的地方。

莱茵衣藻 Chlamydomonas reinhardtii

1986年，黑格曼回到普朗克生物化学研究所建立起自己的实验室，开始潜心研究莱茵衣藻（ Chlamydomonas reinhardtii ，一种微小的绿藻）趋光性行为。

1991年，黑格曼发现，莱茵衣藻的光受体也是一种视紫红质，但它的工作方式与之前发现的各种视紫红质都不一样。衣藻视紫红质的光照之后会引起钙离子流入细胞中，从而引起的电流能够激发鞭毛的运动，他称之为光电流（photocurrent）。

恩斯特·班贝格（Ernst Bamberg）

人眼中的视紫红质感光之后也会产生光电流，通过神经传递到大脑之后就形成了视觉。人眼中视紫红质引起光电流需要经过细胞内一系列蛋白的信号传导，而黑格曼发现衣藻视紫红质产生光电流的速度比人眼中的视紫红质快得多。据此他大胆地推测：衣藻视紫红质本身可能就是一个可以作为电流开关的离子通道。

然而，此后的十年里，黑格曼使尽各种办法，也无法像当初分离提纯一样分离卤化视紫红质提纯出衣藻视紫红质，来验证他的猜想。

随着分子生物的发展，2001年，黑格曼和其他科学家通过测序衣藻的基因组发现了两个新的光受体基因。

为了证明它们究竟是不是苦苦追寻十余年的衣藻视紫红质，黑格曼找到了当初和合作研究卤化视紫红质电化学特性的班贝格。

此时的班贝格已经是普朗克生物物理研究所的所长。此前的1995年，班贝格就和普朗克生物物理研究所的科学家格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel）将细菌视紫红质表达在动物细胞中，使得动物细胞在受到光照时产生光电流。

奥尔格·纳格尔（Georg Nagel）

2003年，从黑格曼那里得到光受体基因后，班贝格和纳格尔用同样的方法成功地在动物细胞中表达了衣藻视紫红质蛋白，从而发现只要有这个蛋白单独存在，就能产生光电流，使阳离子流入细胞中，造成细胞去去极化。他们的结果终于证明黑格曼的假说：衣藻视紫红质是一个能被光所打开的阳离子通道。

从前人们知道，特定的化学分子，或者电压的变化，或者机械力的变化可以开关特定的离子通道，而能被光直接控制的离子通道还是第一次被发现，于是他们把衣藻视紫红质命名为视紫红质通道蛋白（Channelrhodopsins，ChR1）。这个词由离子通道（Channel）和视紫红质（Rhodopsin）组合而成。

他们还在爪蟾的卵细胞中表达了这种蛋白，发现光照可以引起细胞的静息电位发生变化。这项开创性的工作发表在了2002年6月的 Science 上。

2003年，纳格尔和黑格曼又发现了一个新的通道蛋白——ChR2。这一次，他们不但做了更深入的机制研究，而且把ChR2首次在人的细胞（HEK）中表达。作者在文章结论中写道：“ChR2能够成为控制细胞内钙离子浓度或者细胞膜极化水平的有用工具，特别是在哺乳动物细胞中”。

ChR1和ChR2的发现，让一些神经生物学家眼前一亮——这或许就是使用光来控制神经元的理想介质。而光遗传学的大门从这里也正式开启了。

光遗传学的诞生

视紫红质通道蛋白的发现，不仅仅解释的衣藻的趋光性行为，纳格尔和班贝格的实验还证明了这个来自衣藻的光敏感通道能独自驱使动物细胞产生光电流。因此，借助这个光敏感通道，就可以通过光来遥控动物细胞，特别是神经细胞的电活动。

用光来改变神经细胞的电活动是神经科学家长久以来的梦想，光刺激有着比传统药物刺激和电刺激更高的时间和空间的精确性，并且对组织的伤害更小。

20世纪90年代，科学家开始使用光控释放神经递质来激活细胞，但这种方法的时间和空间的精确性仍然不够。

2002年，奥地利神经科学家格罗·米森伯克 (Gero Miesenböck）开始在光控中引入遗传学，尝试将果蝇眼中的视紫红质表达在哺乳动物细胞中，或者将哺乳动物的离子通道表达的果蝇的神经细胞中。使用遗传学的优势在于，可以专门针对研究者想到测试的神经细胞进行遥控，但米森伯克缺乏一种强有力的工具可以让光精确地改变神经活动。

格罗·米森伯克 (Gero Miesenböck) | 图源：cncb.ox.ac.uk

2003年在衣藻中发现的视紫红质通道蛋白正好提供了这样一个强有力的工具。

2000年，爱德华·博伊登（Edward S. Boyden，1979-）来到斯坦福大学，在钱永佑（Richard Tsien，钱永健的哥哥）和詹妮弗·雷蒙德（Jennifer Raymond）教授的指导下，研究小脑神经回路。

在钱永佑的实验室，博伊登遇到了钱永佑之前的博士生卡尔·代塞尔罗思（Karl Deisseroth，1971-）。代塞尔罗思之前在斯坦福大学学习神经生物学，并在斯坦福医院当过精神科住院医师。

有着工程背景的博伊登和医学背景的代塞尔罗思经常在一起讨论当时神经生理学的研究技术。多次的思想碰撞让两位年轻人意识到，当时的技术还有很大局限，神经生物学家需要更好的工具来控制大脑中特异的神经元，他们决定开发这样的工具。

Edward S. Boyden | 图源：mcgovern.mit.edu

他们最初设想可以使用磁场来控制神经元，在神经元中表达机械拉力敏感的离子通道，然后把微小的磁珠特异性连接到这种通道蛋白上，这样就可能通过外部磁场来控制神经元的电活动。但是，无论是找到合适的机械敏感离子通道基因还是把磁珠连接到通道蛋白上，技术难度都非常大。

后来，博伊登在阅读一篇1999年发表的论文中得到了灵感。这篇论文报道了在嗜盐碱单胞菌中发现的卤化视紫红质（halorhodopsin），能够在大脑的氯离子浓度下工作。这种视紫红质可以在受光照时激活离子通道。

博伊登意识到使用光来控制离子通道比磁场更容易实现。他写邮件给这篇论文的作者，索要了这个蛋白的基因。但后来由于博伊登忙于博士学位论文，这件事情被晾在了一边。

2003年秋天，代塞尔罗思即将独立成为PI，组建自己的实验室。他写邮件给博伊登，希望博伊登博士毕业后可以去他的实验室做博后，一起开展之前讨论的使用磁场控制神经元的项目。

卡尔·代塞尔罗思 | 图源：

从2003年10月到2004年2月，代塞尔罗思和博伊登为即将开始的磁控神经元项目阅读了大量的文献。恰在此时，纳格尔、黑格曼和班贝格及同事们在 PNAS 期刊上发表了前文提到的ChR2的论文。

博伊登阅读这篇论文时立刻意识到，ChR2拥有他们设想过的一切特性：在一个蛋白中把输入信号（光）和输出（去极化神经细胞）偶联起来。事实上，同时意识到这一ChR2这一特性可以用于光控神经细胞的，远不止博伊登一人。

博伊登写信给代塞尔罗思，希望能联系纳格尔索要ChR2的克隆。代塞尔罗思于2004年3月联系了纳格尔。那时，纳格尔已对ChR2做了一些改良，他把这些改良后的克隆寄送给了代塞尔罗思和博伊登。

博伊登当时还在钱永佑的实验室做博士课题。但从2004年7月开始，博伊登几乎把博士课题放在了一边，专心做起了ChR2在神经元中表达的项目。

2004年8月4日的凌晨1点，博伊登在钱永佑的实验室里用蓝光照射表达了ChR2的神经元，成功观察到了去极化和动作电位。早上，他发邮件给代塞尔罗思告诉了他的发现。代塞尔罗思回信：“太棒了！！！！！” 五个感叹号显示了他当时的兴奋心情。

2005年初，张锋（就是后来最早在哺乳动物细胞中使用CRISPR做基因编辑的那位，现麻省理工学院教授）来到代塞尔罗思实验室开始了研究生生涯。他改进了博伊登的表达体系，使用慢病毒在神经元中表达ChR2，大大增加了该系统的稳定性。

2005年4月19日，博伊登和代塞尔罗思把他们的发现投稿给 Science 杂志，遭拒稿，理由是没有具体的科学发现。5月5日，他们投稿到 Nature 杂志， Nature 建议把稿件转投给 Nature Neuroscience 杂志。经过一轮修改， Nature Neuroscience 接受了这篇文章。

光遗传学的其他研究者

自从黑格曼等在2003年发表了光敏通道蛋白ChR1和ChR2，很多科学家都意识到这类光控通道蛋白有极大的应用潜力。一场无形的竞争也在悄然展开。

美国底特律的韦恩州立大学华人神经科学家潘卓华是一位视觉专家，他在2000年早期即构想将光敏蛋白表达在盲人的眼内，以代替视杆细胞和视锥细胞的缺失。

潘卓华 | 图源：kresgeeye.org

2003年ChR1和ChR2论文的发表，潘卓华敏锐地觉察到这可能就是他一直在寻找的光敏蛋白。

他与萨鲁斯大学（Salus University）的 Alexander Dizhoor 教授合作，在神经节细胞中表达ChR2。Dizhoor 教授的团队设计合成了光敏通道蛋白的DNA，并添加了示踪的荧光蛋白——这与纳格尔对ChR2的改良非常类似。同时，潘卓华使用病毒在细胞中表达ChR2，这与张锋在代塞尔罗思实验室的改进也相似。

2004年7月，潘卓华将载有ChR2基因的病毒注入给小鼠，5周后他通过荧光蛋白确认了ChR2在视网膜细胞上的表达。当他打开照射灯时，插入视网膜的电极显示了明显的电活性。这显然是个了不起的实验，它第一次证明了ChR2在活体动物中的活性，证明表达视紫红质通道蛋白可以使的失明的大鼠重新感光——这有着极大的应用价值，有可能成为治愈盲人的一种方法。

2004年11月25日，潘卓华和合作者将这些发现投稿给 Nature 杂志。与代塞尔罗思的文章遭遇一样， Nature 建议将文章改投到旗下子刊 Nature Neuroscience 。

不过，潘卓华的论文继续被拒。2005年初，潘卓华将文章投到 Journal of Neuroscience ，再次遭拒稿。

2005年5月，潘卓华在佛罗里达参加视觉与眼科学研究协会大会时，简短报告了他的这项成果。当时他的论文还没有发表，这是该工作第一次公布于众。

2005年，日本的 Hiromo Yawo 实验室和美国的凯斯西储大学的林恩·兰德梅赛（Lynn Landmesser）和 Stefan Herlitze 也发表了类似的结果，他们比代塞尔罗思等人等的文章晚了两三个月。

光照使表达了Channelrhodopsin的神经元放电

光遗传学的发明，几乎在一夜之间改变了神经科学研究。

从线虫到灵长类动物，人们在几乎所有实验动物中表达光敏感通道来实现远程遥控神经活动。通过在不同类型的神经细胞中表达光敏感通道，人们可以用光控制小鼠的行为，控制它们的运动，使它们产生虚拟的饥饿感或饱腹感，甚至在它们脑中用光写入或抹去特定的记忆。

光遗传学已经成为神经科学中证明因果性的关键手段。这一技术也为众多医学应用开辟了道路。科学家们希望能利用光，给盲人提供基本视力，刺激患有帕金森病的患者的深部脑，甚至影响心律，以治疗心力衰竭。

用光纤控制实验鼠的行为

作为一项彻底改革了神经科学发展的技术，光遗传学也让包括黑格曼、纳格尔、班贝格、代塞尔罗思、博伊登在内的科学家在过去几年中屡获殊荣，其中包括了2010年《科学》杂志十年最佳进展，2013年的大脑奖，2015年的生命科学突破奖、2016年度科学突破奖、2019年的拉姆福德奖金和2020年的邵逸夫奖等。

回到故事最开始的时候，科学家们只是想知道单细胞藻类微小的秘密。彼时，没有人会想到，那些努力向光游去的小绿藻，最终居然教会我们如何改写大脑活动的秘诀，推动我们向解开大脑秘密前进了一大步。

迪特尔·奥斯特黑尔特

现为德国马克斯·普朗克生物化学研究所名誉组长。他1940年11月10日出生于德国慕尼黑，1959-1963年在德国慕尼黑大学学习化学，1967年他博士毕业于慕尼黑大学，之后担任马克斯·普朗克细胞化学研究所研究助理。1969年，奥斯特黑尔特前往加州大学旧金山分校做研究，并在那里开启了对细菌视紫红质的研究。1973-1975年，他是马克斯·普朗克学会弗里德里希·米歇尔实验室的研究组长，1976-1979年在维尔茨堡大学任正教授。1980年之后，奥斯特黑尔特长期担任马克斯·普朗克生物化学研究所所长。2008年退休。

彼得·黑格曼

1954年12月11日出生于德国明斯特。1975年至1980年在明斯特大学和慕尼黑大学学习化学。1980年至1984年在马克斯·普朗克生物化学研究所 Dieter Oesterhelt 教授的指导下完成博士学位，研究细菌的光敏感离子泵。之后，在美国雪城大学的Kenneth Foster 实验室从事博士后工作，开始研究单细胞藻类的趋光行为。

1986年黑格曼回到马克斯·普朗克生物化学研究所建立微藻光受体实验室。1991年发现衣藻的光电流。2002年找到介导衣藻光电流的基因，即视紫红质通道蛋白（Channelrhodopsins）。2005年至今，在柏林洪堡大学担任生物物理学教授和系主任。

卡尔·代塞尔罗思

代塞尔罗思为美国斯坦福大学教授。他1971年出生于美国，在哈佛大学获得生物化学学士学位后，1998年在斯坦福大学获得神经学博士学位。2004年，他在斯坦福大学建立自己的实验室。

2005年，代塞尔罗思和博士后爱德华·博伊登（Edward Boyden）、学生张锋等共同发表了一篇论文，首次利用通道视紫红质在神经细胞上实现了毫秒级动作电位的控制。2006年，代塞尔罗思将这种方法命名为“光遗传学”。他们的方法很快被广泛应用于生物学各个领域，使生物学家可以用光控制各种生命活动。

主要参考资料

[1] Bamberg, Ernst, Peter Hegemann, and Dieter Oesterhelt. "The chromoprotein of halorhodopsin is the light-driven electrogenic chloride pump in Halobacterium halobium." Biochemistry 23, no. 25 (1984): 6216-6221.

[2] Harz, Hartmann, and Peter Hegemann. "Rhodopsin-regulated calcium currents in Chlamydomonas." Nature 351, no. 6326 (1991): 489-491.

[3] Nagel, Georg, Bettina Möckel, Georg Büldt, and Ernst Bamberg. "Functional expression of bacteriorhodopsin in oocytes allows direct measurement of voltage dependence of light induced H+ pumping." FEBS letters 377, no. 2 (1995): 263-266.

[4] Nagel, Georg, Doris Ollig, Markus Fuhrmann, Suneel Kateriya, Anna Maria Musti, Ernst Bamberg, and Peter Hegemann. "Channelrhodopsin-1: a light-gated proton channel in green algae." Science 296, no. 5577 (2002): 2395-2398.

[5] Boyden, Edward S., Feng Zhang, Ernst Bamberg, Georg Nagel, and Karl Deisseroth. "Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity." Nature neuroscience 8, no. 9 (2005): 1263-1268.

[6]Zemelman, Boris V., Georgia A. Lee, Minna Ng, and Gero Miesenböck. "Selective photostimulation of genetically chARGed neurons." Neuron 33, no. 1 (2002): 15-22.

[7]Nagel, Georg, Tanjef Szellas, Wolfram Huhn, Suneel Kateriya, Nona Adeishvili, Peter Berthold, Doris Ollig, Peter Hegemann, and Ernst Bamberg. "Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel." Proceedings of the National Academy of Sciences 100, no. 24 (2003): 13940-13945.

[8]Boyden, Edward S. "A history of optogenetics: the development of tools for controlling brain circuits with light." F1000 biology reports 3 (2011).

[9]Bi, Anding, Jinjuan Cui, Yu-Ping Ma, Elena Olshevskaya, Mingliang Pu, Alexander M. Dizhoor, and Zhuo-Hua Pan. "Ectopic expression of a microbial-type rhodopsin restores visual responses in mice with photoreceptor degeneration." Neuron 50, no. 1 (2006): 23-33.