解码生命 守护健康

2012年3月1日，他正式到哈工大报到，从零开始建设实验室； 2012年7月18日，他开始了在哈工大的第一个实验； 2013年6月14日，他于国际顶级杂志《科学》（Science）在线发表了与清华大学柴继杰教授研究组等合作完成的研究论文；2014年1月9日，他在国际顶级杂志《自然》（Nature）在线发表了《艾滋病病毒Vif“劫持"人CBF-β和CUL5 E3连接酶复合物的分子机制》的研究论文。该文章被选为精选文章在同期《自然》杂志《新闻与视点》栏目中重点推荐。 短短一年多时间，他带领着新建团队第一次揭示了世界顶级结构生物学家们一直以来梦寐以求的艾滋病病毒毒力因子（Vif）的结构，破解了困扰这一领域科学家们30余年的谜团，并为理性设计靶向该复合物的全新艾滋病药物提供了结构基础。这只是他在生命科学海洋中徜徉的开始。

4月21日凌晨，哈尔滨工业大学生命学院教授黄志伟又一篇重磅研究成果在《自然》在线发表研究论文，向全球首次揭示了能够在人类细胞中高效“编辑”DNA的CRISPR-Cpfl系统工作机理，实现将DNA中的特定基因进行“关闭”、“恢复”和“切换”等精准“手术”，未来人类通过基因工程手段战胜癌症和艾滋病等重大疾病不再是幻想。

黄志伟教授和他的科研团队

他揭示了“神器”运行机制

有助于精准攻击癌症等疾病的基因

哈尔滨工业大学是首批“211工程”“985工程”重点建设院校，迄今为止，该校在国际顶级学术刊物《自然》已发表了两篇论文。论文的作者是该校生命学院教授黄志伟。

现年36岁的黄志伟生于如皋市吴窑镇，哈佛大学免疫与感染疾病系博士后，现任哈工大博士生导师，今年刚刚入选“长江学者奖励计划”。

4月21日凌晨，黄志伟和他的团队在《自然》在线发表论文的消息传出后，其在全球率先揭示的基因“精准”编辑新机制立刻成为各大媒体竞相报道的热点。新华社、中央电视台、中央人民广播电台、光明日报、科技日报等各大媒体纷纷在重要版面和时段进行了报道。

黄志伟介绍，论文中所提及的CRISPR-Cpfl是一种“基因编辑工具”，能够对基因进行直接改造，就像文字编辑软件修改文档一样来“修正”基因，甚至能让人们更加高效地对基因进行“关闭”“恢复”和“切换”等精准“手术”。CRISPR-Cpfl在2015年底被发现能够在人类细胞中剪切目的DNA，但是如何利用其“编辑”基因，以及它的作用机制一直无人能够揭示。

黄志伟及其团队首次揭示了CRISPR-Cpfl识别cr RNA的复合物结构。“CRISPR-Cpfl就像一种导弹，而癌症等疾病的基因就是它的攻击目标。以前虽然导弹和攻击目标都有，但一直没有人知道这种弹道如何运作和如何使用，而我们的研究就是揭示Cpfl这颗导弹的运行机制和使用方法。”黄志伟说。

《自然》杂志在线发表的黄志伟教授论文。

他的论文获《自然》重点推荐

成果转化的应用意义重大

经过3个多月的探索，2016年1月，黄志伟研发团队在全球率先研究出Cpf1工作机理，当把《CRISPR-Cpf1结合crRNA的复合物晶体结构》研究论文传送到《自然》杂志社时，对方对其研究成果非常认可，破天荒地让其进入快速通道，并在杂志的例行发布会上重点推荐了他的论文。

黄志伟团队的研究成果为成功改造Cpf1系统，使之成为特异的、高效的全新基因编辑系统提供了结构基础。“实现了基因的精准定位，展现在我们面前的是更为广阔的领域。”黄志伟介绍。

定向识别艾滋病毒DNA，将其剪切掉，规避艾滋病的发生；具有遗传性过敏基因，通过编辑，可以在胚胎期进行“手术”，去除掉这一缺陷……近视、抵抗力低下等先天不足时，还可以给基因进行优化。

据了解，一旦这一新发现得以转化应用，人类就可以对癌症和艾滋病等疾病的基因进行“编辑”，而“编辑”过的基因可以遗传到下一代，从而让人类彻底消灭这些疾病。同时，CRISPR-Cpfl也可以对植物的基因进行“编辑”，可以缩短农作物生长周期，延缓农作物腐败，甚至祛除部分病害。

CRISPR-Cpf1这一编辑系统最初是由张峰团队发现的，而黄志伟教授的研究结果是Cpf1对crRNA识别机制的研究，和张峰团队的研究互为补充。

病毒感染对于细菌等微生物来说是项严重威胁，同近几年大热的CRISPR-Cas9一样，CRISPR-Cpf1的职责也是识别出病毒基因，并在它们造成伤害之前将其切断。其中Cpf1是一个比Cas9更小、更简单的核酸内切酶，这意味着它能更容易进入需要修改基因的细胞中，因此CRISPR-Cpf1 是比CRISPR-Cas9的更方便的新基因编辑系统，对于二者在编辑机制和结构上的不同点，黄志伟教授认为共有四点：

1. CRISPR-Cpf1 仅通过较短的crRNA识别目的DNA底物，而CRISPR-Cas9除了crRNA外，还需要TracrRNA的帮助才能结合底物；

2. CRISPR-Cpf1 识别的PAM和CRISPR-Cas9不同；

3. CRISPR-Cpf1剪切目的DNA是粘性末端剪切，而CRISPR-Cas9是平末端剪切；

4. CRISPR-Cpf1本身还是一个RNase， 这也是目前为止发现的唯一一个具有序列特异性的集DNase和RNase于一身的核酸酶。

而对于CRISPR-Cpf1在艾滋病治疗方面的研究，黄志伟教授表示，我很希望能有研究组和我们一起合作将Cpf1用于对包括艾滋病病毒以及其他病毒的基因治疗。另外谈到对未来艾滋病治疗方面的展望与期许时，黄志伟教授认为这两年在艾滋病治疗方面进展迅速，对在五年内有更好的药物上市非常乐观。