ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์มีพลังในการปรับเปลี่ยน DNA ในแบบที่ไม่เคยมีมาก่อน
อาจดูเหมือนว่าการทำให้เครื่องมือตัดทื่อเป็นสิ่งสุดท้ายที่วิศวกรต้องการทำ แต่ Stanley Qi ไม่ใช่วิศวกรธรรมดา โดยการทื่อกรรไกรตัดแต่งยีนที่เรียกว่า CRISPR/Cas9 เขาทำให้มันมีประโยชน์มากยิ่งขึ้น — เทียบเท่าโมเลกุลของมีด Swiss Army
CRISPR/Cas9 ได้กลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ทรงพลังที่สุดในชีววิทยาระดับโมเลกุลนับตั้งแต่เปิดตัวในปี 2555 โดยประกอบด้วย RNA (ส่วน CRISPR) ที่นำทางเอนไซม์ตัดดีเอ็นเอที่เรียกว่า Cas9 ไปยังตำแหน่งเฉพาะในหนังสือคำสั่งทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต
ในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Qi ตอนนี้อายุ 36 ปีและวิศวกรชีวภาพและเทคโนโลยีชีวภาพที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้ปิดการใช้งาน Cas9 ดังนั้นจึงไม่สามารถตัด DNA ได้อีกต่อไป ผลลัพธ์ คือ ตายCas9 หรือ dCas9 การรัดเอ็นไซม์ป้ายเรืองแสงหรือโมเลกุลอื่นๆ ไว้ที่ด้านหลังของ dCas9 ได้สร้างกล่องเครื่องมือ อันทรง คุณค่าสำหรับการควบคุมดีเอ็นเอ ก่อน dCas9 นักวิจัยสามารถใช้ CRISPR/Cas9 เพื่อเปลี่ยนแปลงเบสหรือตัวอักษรของ DNA ภายในยีนเท่านั้น หลังจากการประดิษฐ์ของ Qi และเพื่อนร่วมงานนักวิทยาศาสตร์สามารถเปิดหรือปิดยีน ขึ้นหรือลง Rodolphe Barrangou นักวิจัย CRISPR จาก North Carolina State University ในราลีและบรรณาธิการของCRISPR Journalกล่าว
Qi ไม่เพียงแต่พัฒนาเครื่องมือเท่านั้น เขายังใช้มันเพื่อศึกษาว่าเซลล์รับรู้สภาพแวดล้อมอย่างไร วิธีการทำงานของสเต็มเซลล์และวิธีดูแลหนังสือคำสั่งทางพันธุกรรมหรือจีโนม เพื่อรักษาโรคทางพันธุกรรมบางอย่างในวันหนึ่ง “เขาเป็นนักชีววิทยาสังเคราะห์อย่างแท้จริง” บาร์รังกูกล่าว
Qi ไม่ได้เริ่มต้นในด้านชีววิทยา ลูกชายของนักบัญชีสองคน
เขาเติบโตขึ้นมาในเว่ยฟางบนชายฝั่งตะวันออกของจีน พ่อของ Qi ใฝ่ฝันที่จะเป็นนักวิทยาศาสตร์มาโดยตลอด แต่การปฏิวัติทางวัฒนธรรมของจีนและปัจจัยอื่นๆ ไม่ได้ทำให้เขามีโอกาสเรียนวิทยาศาสตร์ เป็นผลให้พ่อของ Qi ได้เรียนรู้วิทยาศาสตร์ธรรมชาติด้วยตัวเขาเอง “เมื่อฉันโตขึ้น ฉันได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความหวังและความฝันแบบนั้น” Qi กล่าว
เหวยฟาง “มีชื่อเสียงในด้านโรงงาน” Qi กล่าว “แต่ที่นั่นไม่มีมหาวิทยาลัยดีๆ สักแห่ง” ดังนั้นเขาจึงลงเอยที่มหาวิทยาลัย Tsinghua ในกรุงปักกิ่ง ซึ่งเขาเรียนวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ เขาย้ายไปที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์เพื่อศึกษาฟิสิกส์ในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษากับสตีเวน ชู เจ้าของรางวัลโนเบล เมื่อ Chu ดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีกระทรวงพลังงานและปิดห้องปฏิบัติการวิจัยของเขา Qi ได้เปลี่ยนสาขาวิชามาศึกษาวิศวกรรมชีวภาพ วัฒนธรรมการคิดอย่างอิสระของเบิร์กลีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการที่ผู้คนสำรวจแนวคิดและสาขาใหม่ๆ มีอิทธิพลต่อเขามากที่สุด เขากล่าว “แม้ตอนนี้ในขณะที่ฉันเปิดแล็บ ฉันมักจะสนับสนุนให้ผู้คนมีอิสระในความคิดนี้ … แทนที่จะจำกัดตัวเองให้แคบลงเฉพาะหัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง” Qi กล่าว
Qi รู้สึกทึ่งกับ CRISPR และในไม่ช้าก็ได้เรียนรู้ทุกสิ่งที่ทำได้เกี่ยวกับระบบนำทาง RNA ตอนนั้นใช้เวลาไม่นาน “คุณสามารถอ่านวรรณกรรม CRISPR ทั้งหมดในปี 2008 ให้จบได้ภายในหนึ่งชั่วโมง” เขากล่าวติดตลก
Qi ใช้ dCas9 เป็นสิ่งกีดขวางบนถนนซึ่งอยู่บน DNA ข้างหน้ายีนหนึ่งๆ และป้องกันไม่ให้โปรตีนอื่นๆ เปิดยีน เขาขนานนามว่าสิ่งกีดขวางบนถนน CRISPRi สำหรับการแทรกแซง CRISPR CRISPRa (การเปิดใช้งาน CRISPR) เกี่ยวข้องกับการรัด “โดเมนกระตุ้น” จากโปรตีนอื่นไปยัง dCas9 เพื่อเปิดยีน เครื่องมือชิ้นที่สามที่พัฒนาขึ้นในห้องทดลองของ Qi ที่สแตนฟอร์ดจะจัดเรียงวิธีการจัดเรียงดีเอ็นเอใหม่ในนิวเคลียสของเซลล์ การย้ายจีโนมชิ้นใหญ่ด้วยเครื่องมือ “CRISPR-GO” (GO ย่อมาจาก genome organization)อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นว่าอะไรผิดปกติในเซลล์มะเร็งและวิธีที่เซลล์ต้นกำเนิดพัฒนาไปสู่เซลล์ที่โตเต็มที่ Wendell Lim นักชีววิทยาสังเคราะห์ที่ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก
นักวิจัยได้ขอเครื่องมือ dCas9 ของ Qi มากกว่า 6,500 ครั้ง เขากล่าว แต่เขาอยากรู้ว่า “นอกเหนือจากชุมชนวิจัย เราสามารถช่วยใครซักคนได้จริงหรือ? นั่นคือการทดสอบที่แท้จริง”
Qi กำลังนำห้องปฏิบัติการของเขาไปสู่การพัฒนาการบำบัดเพื่อควบคุมการทำงานของยีนเพื่อรักษาโรคต่างๆ เขาร่วมมือกับนักประสาทวิทยาเพื่อจัดการกับโรคต่างๆ ของระบบประสาทอยู่แล้ว เช่น วางแผนเพื่อฟื้นฟูการผลิตโดปามีนในสมองของผู้ที่เป็นโรคพาร์กินสันในวันหนึ่ง
ก่อนสแตนฟอร์ด Qi เป็นอาจารย์ที่ UC San Francisco เขาจำได้ว่ารู้สึกราวกับว่าเขาไม่ค่อยเหมาะกับคณะแพทย์ เพราะเขาไม่ได้รับการฝึกฝนด้านชีววิทยาหรือการแพทย์ เขานำข้อกังวลของเขาไปให้ Lim ซึ่งให้คำแนะนำบางอย่างที่ Qi ยอมรับ: “คุณต้องการใกล้ชิดกับนักชีววิทยา แต่คุณอาจไม่ต้องการเป็นนักชีววิทยา” Qi เล่า “แค่เป็นตัวเอง.”
