开源破牢笼

在锌手指核酸酶技术领域，圣加蒙公司充分利用了专利保护制度，打造了一个外人无法染指的技术牢笼。曾带给人们无限想象空间的“黄金手指”，最终只是帮助圣加蒙公司上演了一出20年的独角戏。

我相信很多科学家的脑海里，都会不经意间涌现出这样的想法：如果……那该有多好！如果圣加蒙公司压根就没有垄断锌手指核酸酶技术的专利；如果圣加蒙公司能够开放专利壁垒，将自己的独门技术向学术界开放；如果有更多的科学家能参与到锌手指核酸酶相关技术的进一步完善和改进中；如果有许多家公司能够在市场上展开短兵相接的竞争……也许我们今天早已可以享受到锌手指核酸酶在临床上带给我们的福利了。

也正是因为这许许多多的“如果”，也始终有一批“愤愤不平”的科学家，没有放弃打破圣加蒙公司技术牢笼的努力。他们决心要在实验室中“再次”开发出高效的锌手指核酸酶设计方法，彻底绕过圣加蒙公司设置的壁垒。并且这一次，他们发誓要让新知识在学术界和工业界自由共享。这有点像时下互联网中最时髦的“开源”概念。

美国麻省总医院的韩国科学家基思・郑（Keith Joung，见图4-1）就是其中的代表人物。郑曾经是我们前文提到的卡尔・帕博实验室的博士后，他和锌手指核酸酶的缘分也是从帕博实验室开始的。在帕博离开学术界前往圣加蒙公司就职时，郑选择了留在学术界，致力于开发锌手指核酸酶组装和筛选的新技术平台。也就是说，从郑独立建立实验室的第一天起，他的目标就是亲手打破由自己参与建设的锌手指核酸酶的技术牢笼！

图4-1 麻省总医院的科学家 基思・郑

基思・郑为锌手指核酸酶技术的开源立下了汗马功劳，之后也参与了基因编辑领域的许多重要革新。

他们的努力没有白费。2008年，郑和同事们发表论文，展示了他们实验室10年来辛苦开发出的新型锌手指核酸酶组装平台。为了表明他们建立开源平台、共享新技术的决心，新平台被巧妙地命名为“OPEN”（意为“开放”，由oligomerized pool engineering的首字母组合而成）。和圣加蒙公司拥有的“黄金手指”筛选方法迥异，OPEN方法的原则其实比较暴力。如果一个科学家希望得到串联在一起的三个锌手指，用于识别一段9个DNA碱基组成的DNA序列，他需要做如下两件事。首先，他要将9个碱基拆分成3+3+3的三段DNA序列。我们已经知道，一个3碱基DNA序列恰好对应一个锌手指。因此，他就可以利用3碱基序列作为“鱼饵”，去汪洋大海般的锌手指蛋白库里“钓”上许多能“咬钩”的蛋白。3个3碱基序列，需各取95根锌手指备用。第二，他再将这95+95+95根锌手指随机组合产生953（约86万）个组合，然后再检测它们结合目标DNA序列的能力。OPEN方法的思路是，尽管相邻的锌手指并不总能完美配合，但在这86万个组合中，总是应该有一些恰好配合默契的组合，科学家要做的就是把它们给找出来。

大家马上会发现，OPEN方法的逻辑虽然简单有效，但实际操作起来非常烦琐。组装出86万个锌手指组合然后再挨个检测是一项非常耗时的技术活。如果需要串联更多的锌手指，那么需要筛选的组合将会以几何级数增长（每多一个锌手指，需要筛选的组合数量就增加95倍）。基于同样的考虑，郑和同事再接再厉，在两年后又推出了CoDa方法。与OPEN方法不同，CoDa是一个主要基于计算机预测的锌手指组装平台。郑和同事们在背后事先做了大量锌手指组合的筛选和测试，再将不同锌手指之间的配合情况放进数据库，然后开发了一套算法用于从数据库中找出配合可能性较大的锌手指组合。至此，学术界的开源努力虽然姗姗来迟，但还是终于修得了正果。尽管已经比圣加蒙公司的组装平台晚出现了差不多10年，但是OPEN和CoDa方法意味着，从此科学家们可以绕开圣加蒙公司的专利壁垒，自由设计所需的锌手指蛋白组合，并用在基础研究和临床应用中了。

然而，这一次锌手指核酸酶技术的开源革命偏偏时乖命蹇。

命运和基思・郑，也和圣加蒙公司开了一个不大不小的玩笑。就在他们双方正在进行一场静默的角力，使出浑身解数优化锌手指蛋白筛选和组合技术的时候，在广茂生物学疆域中的一个默默无闻的角落，一个新发现横空出世，宣告了基因编程时代的最终来临。仿佛就在一瞬间，无论是圣加蒙公司也好，还是OPEN和CoDa也好，这一切的努力都白费了，就连锌手指蛋白之间不完美的配对问题仿佛都不再重要了。