持之以恒去创新，David Liu何以能获2025年科学突破奖

导读

2025年科学突破奖授予了哈佛大学生物化学家David Liu，以表彰他在碱基编辑（base editing）和先导编辑（prime editing）这两项革命性基因组编辑技术上的开创性贡献。

这一荣誉不仅是对个人成就的认可，更标志着人类在精准医疗领域迈入了全新纪元。

未来精确的基因编辑技术或将改变如今很多不治之症的治疗格局，如癌症、罕见病、遗传病等。

齐 萱 | 编译

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颠覆性技术的十年飞跃

传统的基因编辑技术如CRISPR-Cas9虽潜力巨大，但依赖“分子剪刀”切割DNA双链的机制，常导致细胞修复过程中出现随机突变，存在致癌风险。

David Liu团队则另辟蹊径，研发出无需切割DNA的碱基编辑技术。这种技术通过化学改造的酶，可精准将单个碱基（如胞嘧啶C转化为胸腺嘧啶T），避免双链断裂。

2019年，团队更进一步推出先导编辑技术，能对长达数百个碱基的DNA片段进行“搜索-替换”式修改，为治疗复杂遗传病提供了全新工具。

David Liu表示，“它不是对单个碱基进行化学修饰，而是执行整个DNA片段的搜索替换，这赋予了它巨大的灵活性。”

从实验室到临床，这一技术突破堪称“光速”。

2016年首篇论文发表，2022年即启动全球首例碱基编辑细胞疗法临床试验。一名13岁复发性T细胞白血病患儿在接受治疗后一个月内实现完全缓解，成为这一技术的首位受益者。

David Liu感慨：“我们打破了‘基础研究到临床应用需15-20年’的常规，有些参与原始技术开发的学生还在实验室时，这项技术就已经用在了患者身上。”

全球有数亿人患有各种遗传疾病，但这些疾病被细分为约10,000种不同的罕见病社群，往往被忽视。“如果把它们看作一种疾病，人们会说这是一场全球健康危机，”Liu指出，“但因为它们被分散了，所以常常被我们忽略。”如今，他团队所开发的新一代精确基因编辑技术的发展将彻底改变常常被忽视的罕见遗传病的治疗方式。

目前，碱基编辑疗法在家族性高胆固醇血症和α-1抗胰蛋白酶缺乏症等疾病的早期临床试验中也显示出良好前景。2024年4月，FDA批准了首个先导编辑疗法临床试验，用于治疗会导致危及生命的反复感染的慢性肉芽肿病。Liu共同创立的Beam Therapeutics和Prime Medicine等公司正在开发针对镰状细胞病、β地中海贫血等遗传疾病的治疗方案。

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David Liu的科研之路始于对DNA化学修饰的痴迷，但并非一直一帆风顺，也是经历了失败与挫折。早在1999年成为哈佛大学助理教授时，他便尝试用RNA“编程”调控基因表达，但最终因细胞内环境复杂而失败。

对此他表示，“事实证明，它在试管中可以正常工作，但在细胞中不行，因为三聚体形成本身在细胞条件下并不真正起作用。这是一个有点痛苦的教训。”

尽管失败了 ，但也为后续研究埋下伏笔。2012年CRISPR技术横空出世后，他敏锐意识到：“这是用化学思维改造生物学的绝佳契机。”

团队成员、加州大学圣地亚哥分校教授Alexis Komor回忆道：“David Liu鼓励学生跳出传统生物学框架。当所有人聚焦双链断裂时，我们尝试将两种核酸相互作用蛋白结合，结果发现‘不切割DNA’的编辑方式竟能实现精准碱基替换。”这种“化学直觉”与“分子生物学思维”的碰撞，催生了首代碱基编辑器。

即使获得最高荣誉，DavidLiu的探索仍在继续。他的团队开发了PASSIGE系统（先导编辑辅助位点特异性整合酶基因编辑），能够替换超过10千碱基的DNA片段，实现整个缺陷基因的替换。“治疗遗传疾病的方法正变得越来越广泛，不再局限于一次修复一个突变，”Liu解释道。

“我们已实现‘按需重写DNA’，但如何将技术精准递送至心脏、肝脏、大脑等组织仍是关键。”Liu补充道。目前，团队正探索病毒载体、纳米颗粒等多种递送策略，在动物模型中，团队已成功治疗朊病毒病和脊髓性肌萎缩症等中枢神经系统疾病。他们正在探索使用病毒载体和工程化病毒样颗粒等技术，将编辑器递送到心脏、肝脏和大脑等组织。

谈及成就，DavidLiu终将团队置于聚光灯下：“是学生的才华与努力让这一切成为可能。”从博士生时期对DNA化学的痴迷，到如今带领全球顶尖实验室攻克基因编辑难题，他始终相信：“科学的进步不是一个人的独舞，而是一代代人接力奔跑的征程。”

从单碱基编辑到长片段替换，从试管实验到临床应用，David Liu和他的团队正在改写基因医学的未来图景。正如科学突破奖评审所指出的，这些技术不仅深化了人类对生命系统的理解，更实实在在地为延长人类寿命做出了贡献。在这个基因编辑的新时代，科学正以前所未有的速度将实验室突破转化为拯救生命的疗法，为无数患者带来希望的曙光。

参考资料

David Liu Wins 2025 Breakthrough Prize for Base Editing and Prime Editing

https://www.the-scientist.com/david-liu-wins-2025-breakthrough-prize-for-base-editing-and-prime-editing-72888

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