今年34岁的张锋因为基因编辑领域的杰出贡献而跻身于世界顶尖科学家之列。那么，成就背后又有哪些故事呢？让我们一起来听一听张峰获得美国国家科学基金会（NSF）艾伦•沃特曼奖（Alan T. Waterman Award）时的媒体采访。
第一项成就：光遗传学
虽然，张锋为人所熟知的一面是在CRISPR-Cas9基因编辑领域的杰出贡献。不过，张锋并不是一开始就专攻基因编辑领域。当年还在斯坦福读博的他就曾与其导师共同开创了光遗传学——神经科学领域最具变革性的一项技术。
“我工作的重点是开发一种技术。可以用来研究生物系统。我的研究团队聚焦的系统是大脑。”张锋介绍道，“我们已经开发出一些研究大脑如何运行的技术，其中一种称为光遗传学。这种技术可以让脑细胞对光产生敏感性。这样你就可以对特定区域脑细胞投射光束，用来激活细胞或者关闭细胞特定细胞。这样做，你就可以找出不同脑区的作用是什么，你可以关闭某些东西，来看看它是否影响动物的学习。你也可以激活某些东西，看它们是否能做一些新事情。”
2014年，张锋因脑科学领域的杰出贡献，获得美国国家科学基金会（NSF）艾伦•沃特曼奖（Alan T. Waterman Award）。
成名之作：基因编辑
张锋并没有因光遗传学方面的成就而感到满足。
“我们正在研究的第二个工具是编辑细胞内部的DNA。”张锋介绍道，“基因组十分庞大，任何人之间的基因也千差万别。但我们并不知道这些差异是为什么。有一些被认为它们使人更高，或使头发呈黑色或金色，但还有一些其他的变异，让人容易患某些疾病，甚至导致疾病。所以，我想做的一件事是利用基因编辑，来检测不同类别的变异，理解哪些会导致疾病。”
“基因编辑可以在基因组内引起精确的变化。所以，如果你把基因组看成一本书，基因组就包含30亿个字。但这只有四个字母：AGTC。所以如果你想找出书中哪里有错字，你就必须能够在全书中进行搜索，找到那个字母或单词，基因编辑就可以进行这种搜索，并在你发现它时可以进行修改。”
下一站：治疗疾病
基因编辑是一项伟大的技术，不能让它仅仅停留在实验室里。
“医学遗传学已经发展了很多年。我们知道，有时候一个基因变异就可能产生严重的后果，比如镰状细胞性贫血或囊胞性纤维症，就是由单基因变异引起的疾病。”
“未来，我们有可能治愈它们。我们能够从一个患有镰状细胞性贫血的成人血液中抽出细胞，把去除变异基因，再把它们放回病人体内。这是我为之兴奋的事情，我正在为此奋斗。我希望我能够用基因编辑，继续发展新技术，这样我们就能用它来治疗疾病，物尽其用。”
3D动画带你了解CRISPR-Cas9基因编辑（张锋参与制作）
我们体内的每一个细胞都包含有一套基因组，超过2万个基因、30亿个DNA“字母”。DNA由两股单链组成双螺旋结构，它们由一种简单的配对规则连接在一起：A与T配对，G与C配对。我们的基因决定了个体和物种。基因对健康也有深远的影响。得益于DNA测序技术的发展，研究者们已经确定了成千上万个与疾病有关的基因。为了理解基因的工作原理，研究者们需要找到控制它们的方法。改变活体动物基因并不容易，但最近，一种新方法出现了——它有希望极大地改进我们编辑任何生物DNA的能力，包括人类。
CRISPR技术是以细菌保护自身不受病毒感染的系统为基础。当细菌检测到病毒的DNA时，它会生产出两种较短的RNA。其中一种RNA包含与入侵病毒相对应的片段。这两种RNA与一个蛋白质一起组成了一个复合体，叫做Cas9。Cas9是一种核酸酶，这是一种酶能够切断DNA。当相符的片段，也就是所谓的向导RNA，在病毒体内找到它的目标时，Cas9就会切下目标DNA，消灭病毒。
过去的几年里，研究这个系统的科学家意识到，它可以被改造。这样，不仅可以切断病毒DNA，并且可以精确地针对所有DNA。不管它们位于什么位置，只需要改造一下向导RNA与想要的目标相符合就行。这不仅可以在试管里完成，还可以在活体细胞的细胞核内进行。一旦进入了细胞核，这个复合体就会锁定一段短序列，Cas9就会解开DNA，使其与目标RNA相匹配。配对完成后，Cas9就会使用两个微小的分子剪刀来剪下DNA。这个过程中，细胞会试着修复剪下的部分，但修复过程很容易出错，导致了使基因失效的变异，让研究者能得以理解它的功能。这些变异是随机的。
不过，有时研究者需要更精确的编辑。比如说，用一个健康基因来取代一个变异的基因。可以添加一段携带有预期序列的DNA，一旦CRISPR系统的剪切完成，这个DNA模板能与剪切端头配对，重新组合或用新版代替原有序列。这些都可以在培养细胞中完成，包括干细胞。干细胞可以分化为许多不同种类的细胞，也可以在受精卵上进行，创造出靶向变异的转基因动物。
与过去的方法不同，CRISPR可以同时针对多个基因靶向，这在研究复杂的人类疾病上是一个巨大的进步。它们不是只针对一个变异而是许多基因一起工作。这个方法正在飞速发展，将在基础研究中大有用处，比如药物开发和农业，也许最终将用在罹患遗传疾病的患者身上。
