Premiul Nobel pentru CRISPR onorează doi mari oameni de știință - și îi lasă deoparte pe mulți alții
Marc Zimmer, Colegiul Connecticut
Tehnica de editare genică CRISPR a câștigat Premiul Nobel pentru chimie în 2020. Recunoașterea acestei uimitoare tehnologii descoperitoare este bine meritată.
Dar fiecare premiu Nobel poate fi acordat nu mai mult de trei persoane și de aceea premiul din acest an devine cu adevărat interesant.
Decizia de a acorda premiul Jennifer Doudna și Emmanuelle Charpentier implică geopolitica și dreptul brevetelor și pune în față știința de bază cu știința aplicată.
Editarea scrisorilor în cartea vieții
CRISPR este un puternic instrument de editare a genelor care a dus biologia moleculară de la mașină de scris la epoca procesorului de text. S-ar putea spune că este ca Microsoft Word pentru cartea vieții. CRISPR permite unui cercetător să găsească nu doar o genă, ci o parte foarte specifică a unei gene și să o schimbe, să o șteargă sau să adauge o genă complet străină. Modificările genetice care obișnuiau să dureze ani de zile în laboratoarele biologice sofisticate se fac acum în zile și la un cost semnificativ mai mic.
Povestea CRISPR începe în 1987, când biologul molecular Yoshizumi Ishino și colegii săi de muncă au descoperit o stranie întindere palindromică de ADN în E. coli, o bacterie stomacală frecvent studiată. Nimeni nu și-a putut imagina ce scop a servit.
Până în 2002, metodele de secvențiere a ADN-ului erau mai ieftine și mai frecvente, iar cercetătorii găsiseră secvențele repetate ale lui Ishino în aproape jumătate din toate bacteriile și în majoritatea arhaelor unicelulare care fuseseră secvențiate. În acest moment au existat suficiente piese de puzzle pentru ca Francisco Mojica de la Universitatea din Alicante și Ruud Jansen de la Universitatea Utrecht să vină cu un acronim grozav: CRISPR - pentru repetări scurte palindromice scurte intercalate în mod regulat.
Aproape cinci ani mai târziu, la Centrul Național pentru Informații despre Biotehnologie din Bethesda, Maryland, Eugene Koonin a stabilit funcția ADN ciudat ca un sistem de apărare bacteriană compus din două părți. Primul este o porțiune de ADN care acționează ca un album de dușmani învinși. Când bacteria depășește un inamic, scoate o secțiune din materialul genetic al invadatorilor învinși și o plasează în album. Aceste fotografii genetice sunt separate prin întinderi repetitive de ADN care citesc la fel înainte sau înapoi. Acești biți palindromici de ADN sunt PR în CRISPR.
A doua componentă a sistemului de apărare bacteriană este o armă de căutare și distrugere. Fiecare lovitură genetică de cană are o proteină de căutare și distrugere asociată cu aceasta numită proteină asociată cu CRISPR (Cas). Aceste proteine Cas circulă în interiorul celulei și, atunci când întâlnesc o porțiune de material genetic corespunzător țintei lor genetice, ucid invadatorul.
A fost nevoie de 20 de ani și multe cercetări pentru a descoperi și înțelege aceste proteine.
Apoi, în 2007, Danisco, o companie daneză de alimente și băuturi, a confirmat ipoteza lui Koonin că CRISPR este un sistem de apărare bacteriană. Astăzi, majoritatea producătorilor de iaurt și brânzeturi includ secvențe CRISPR în culturile lor pentru a-și proteja produsele de focare virale obișnuite. Potrivit lui Rodolphe Barrangou, care a efectuat această cercetare la Danisco SUA: „Dacă ați mâncat iaurt sau brânză, este posibil să fi consumat celule CRISPR”.
Valorificarea potențialului CRISPR
Jennifer Doudna, biochimist cu o vastă experiență de lucru cu ARN la Universitatea din California, Berkeley, a început să lucreze cu CRISPR în 2006. La o reuniune din 2011 a Societății Americane de Microbiologie din San Juan, Puerto Rico, a întâlnit-o pe Emmanuelle Charpentier, profesor asociat la Laboratorul pentru Medicina Infecției Moleculare Suedia la Umeå, care a lucrat la o anumită proteină asociată CRISPR numită Cas9.