Jennifer A. Doudna y Emmanuelle Charpentier – Nobel Química 2020

CRISPR-Cas9, descubierta en 1993 por Francisco Martínez Mojica, es una técnica de ‘corta-pega’ genético, que permite eliminar fragmentos de ADN defectuosos o indeseados y sustituirlos por otros de interés

[Cultura – Ciencia / Mujeres Hoy

 

El Premio Nobel de Química 2020 se ha otorgado conjuntamente a Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna por el desarrollo de la técnica CRISPR-Cas9, un método para la edición del genoma.

“Este año el Premio va sobre reescribir el código de la vida”, anunciaba el secretario general de la Real Academia de las Ciencias de Suecia, Göran K. Hansson, antes de hacer públicos los nombres de las laureadas.

Los nombres de las dos científicas se han barajado como posibles ganadoras del Premio Nobel, bien de Química o bien de Medicina, desde que recibieron el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica en 2015.

También se hablaba de que lo obtuviera Francisco Martínez Mojica*, microbiólogo e investigador español cuyo papel fue esencial para el desarrollo del CRISPR-Cas9.

Fue él quien descubrió el mecanismo de defensa de bacterias y arqueas que serviría como base.

Se trata de una técnica de ‘corta-pega’ genético, que permite eliminar fragmentos de ADN defectuosos o indeseados y sustituirlos por otros de interés.

Esta técnica tiene un potencial inmenso en ingeniería genética, incluyendo la biomedicina, donde ya comienza a plantearse su uso en terapia génica. Como dijo Hanson justo antes de comunicar el nombre de las ganadoras: “gracias a su hallazgo se ha logrado reescribir el código de la vida”.

Es sin duda un Premio merecido, aunque para muchos científicos, falte un nombre entre las designadas.

 

Emmanuelle Charpentier

Emmanuelle Charpentier (Juvisy-sur-Orge, Francia; 1968) estudió Bioquímica y Microbiología en la Universidad Pierre y Marie Curie de París y, en 1995, se doctoró en Microbiología en el Instituto Pasteur.

Desde 1996 hasta 2002 amplía su formación en la Universidad Rockefeller de Nueva York, en el Langone Medial Center de la Universidad de Nueva York, en el Instituto Skirball de Medicina Biomolecular de la misma ciudad y en el St. Jude Children’s Research Hospital de Memphis.

Posteriormente, estableció su propio grupo de investigación en los Laboratorios Max F. Perutz de la Universidad de Viena y más tarde obtuvo la plaza de directora de investigación del Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden (MIMS) de la Universidad de Umeå (Suecia), donde era, además, profesora visitante en el Centro Umeå para Investigación Microbiana.

En 2013, se incorpora como profesora en el Helmholtz Centre for Infection Research de Braunschweig (Alemania) y, en 2014 obtiene una cátedra ‘Alexander von Humboldt’ en la Escuela de Medicina de Hannover (Alemania).

Desde 2015 dirige el nuevo Instituto Max Planck de Biología de la Infección en Berlín, manteniendo su plaza de profesora visitante en la Universidad de Umeå.

Charpentier es más conocida por su papel en descifrar y aplicar, como herramienta de ingeniería genética, los mecanismos moleculares del sistema inmunológico bacteriano CRISPR-Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), término acuñado por el microbiólogo Francisco Mojica, quien descubrió este fenómeno biológico en 1993.

 

Jennifer A. Doudna  

Jennifer A. Doudna (19649), obtuvo su licenciatura en Química en la Universidad de Pomona (Claremont, California) en 1985, y su doctorado en Bioquímica sobre ribozimas, en la Universidad de Harvard, bajo la supervisión de Jack W. Szostak

Entre 1989 y 1994, realizó sus investigaciones postdoctorales en el Hospital General de Massachusetts, la Harvard Medical School y la Universidad de Colorado Boulder con Thomas Cech.

Entre los años 1994 y 2002, ocupó diferentes posiciones en el Departamento de Biofísica y Bioquímica Molecular de la Universidad de Yale, la última de ellas como titular de la ‘Cátedra Henry Ford II’ (2000-2002).

Para estar más cerca de su familia y del sincrotrón en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en 2002, aceptó la posición como miembro de la facultad de la Universidad de California, Berkeley, donde en la actualidad es catedrática de los departamentos de Química y de Biología Molecular y Celular. 

También, en la misma Universidad, es responsable del Centro Li Ka Shing dedicado a Ciencias Biomédicas y de la Salud y directora ejecutiva de la Iniciativa Innovative Genomics.

Ha sido investigadora en el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) desde 1997, y desde 2018 es la investigadora principal en los Institutos Gladstone.​

Su investigación

El trabajo inicial que realizó en la solución de grandes estructuras de ARN la llevaron a hacer más estudios estructurales de la ribozima del virus de hepatitis delta (HDV), el IRES y complejos proteína-ARN como la partícula de reconocimiento de señal.

Su laboratorio ahora se enfoca a un entendimiento mecanístico de los procesos biológicos que involucran el ARN. Este trabajo está dividido en tres grandes áreas: el sistema CRISPR, ARN de interferencia y controles traduccionales vía micro ARN.

En 2012 Jennifer A. Doudna y sus colegas realizaron un nuevo descubrimiento que reducía el tiempo de trabajo necesario para editar el ADN genómico basado en una proteína llamada Cas9, que se encuentra en el sistema inmune de la bacteria Streptococcus ‘CRISPR’, y que trabaja como unas tijeras.

El descubrimiento de las tijeras genéticas proviene del estudio de los sistemas inmunes de bacterias y otros microorganismos, cuyo pionero ha sido el científico español Francisco Mojica.

Éste observó que las bacterias tienen un sistema de defensa que les permite cortar a trozos cualquier ADN extraño (por ejemplo procedente de un virus que hubiera infectado la célula).

Fue en 2012 cuando Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier demostraron que podían utilizar el mismo principio para hacer cambios específicos en el ADN de una célula.

Cuando en el año 2017 las dos premiadas compartieron el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento** con el propio Mojica, Doudna declaró que empezó a trabajar en el área de CRISPR tras leer un artículo del científico español.

 

Los laboratorios de Jennifer Doudna y de Emmanuelle Charpentier 

En colaboración con el laboratorio de Jennifer Doudna, el laboratorio de Emmanuelle Charpentier descubrió como Cas9 podría ser usado para hacer cortes en cualquier secuencia deseada de un genoma e insertar, suprimir o modificar ADN.

El método que desarrollaron implicaba la combinación de Cas9 con moléculas sintéticas de ‘ARN guía’ de fácil creación. Investigadores de todo el mundo utilizan este método para manipular de forma eficaz el ADN de plantas, animales y líneas celulares de laboratorio.

Desde los primeros meses de 2015 tanto Charpentier como Doudna mantienen un litigio de patentes con el bioquímico Feng Zhang, aunque realmente se trata de una polémica entre las instituciones donde trabajan los litigantes:

El Instituto BROAD  del MIT, donde trabaja F. Zhang y un consorcio liderado por la Universidad de California en Berkeley, donde trabaja Doudna, junto a la Universidad de Viena, en la que está Charpentier. Las instituciones están muy pendientes del prestigio y dinero que hay en juego. Además aún sigue la batalla por las patentes CRISPR.

 

 

Leonor Sedó
eMagazine 39ymas.com

Páginas de origen de las imágenes.
Wikimedia Commons
Agencia SINC
Club del Futuro
Gadeaciencia.org
Universidad de Alicante

Fuentes de las biografías:
Wikipedia
BBVA Fronteras del Conocimiento

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* El padre de las secuencias CRISPR-Cas9

El fenómeno biológico en el que se basa CRISPR/Cas9 lo descubrió en 1993 Francisco Juan Martínez Mojica (Elche, 1963), microbiólogo, investigador y profesor titular del Departamento de Fisiología, Genética y Microbiología de la Universidad de Alicante.

Mojica observó que las bacterias tienen un sistema de defensa que les permite cortar a trozos cualquier ADN extraño (por ejemplo procedente de un virus que hubiera infectado la célula).

Lo llamó SRSR (Short Regularly Spaced Repeats), unas repeticiones cortas de información genética, espaciadas regularmente en el genoma de la bacteria, que controlaban los cortes.

Más adelante, el fenómeno se acabaría llamando CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, o repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas) y se vio que podía ser utilizado para cortar a voluntad cualquier genoma en el lugar donde se quisiera.

Sus descubrimientos cristalizaron más tarde en el desarrollo de la tecnología CRISPR-Cas. Mojica, el padre de las secuencias CRISPR (y quien les dio ese nombre), era el más firme candidato al Premio Nobel de Química, pero incomprensiblemente no ha sido así.

El uso de CRISPR-Cas9 es hoy algo común en los laboratorios de química y biología molecular. La técnica también podría llegar a aplicarse para el tratamiento de enfermedades como el cáncer o de enfermedades genéticas, algo que se está estudiando en la actualidad.

 

** Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento 2017

«Francisco Martínez Mojica, Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier, son los impulsores de uno de los éxitos de mayor impacto de la ciencia moderna: CRISPR, una tecnología nacida de la más pura ciencia básica —la que está impulsada únicamente por el afán de conocimiento— que permite modificar el genoma con gran precisión.

Son en gran medida los hallazgos de Charpentier, Doudna y Martínez Mojica los que han hecho posible esta técnica que ‘corta y pega’ secuencias de ADN mucho más eficientemente que los métodos anteriores, y por ello los tres comparten el ‘Premio Fronteras del Conocimiento en Biomedicina’.

Los cambios que CRISPR ha traído a la vida de sus ‘padres’ son proporcionales a los que está provocando en la biología en general, y también a los que podría generar en toda la sociedad en un no tan lejano futuro. CRISPR/Cas9 —su nombre completo— se está difundiendo con una rapidez insólita» (Noticias Fundación BBVA).

 

 

VER:
> Andrea M. Ghez, Premio Nobel de Física 2020  

> ‘Hacia donde va la genética’ – Salvador Macip
> ‘Transhumanismo – El ser humano 2.0’ – Dr. Miquel Àngel Serra
> Mark Miodownik – ‘Líquidos’ – Sustancias deliciosas y peligrosas
> Stephen Hawking – Breves respuestas a las grandes preguntas
> El cerebro del futuro – Facundo Manes y Mateo Niro
> Jonathan Safran Foer – ‘Salvar el mundo antes de cenar’
> «Morir joven, a los 140» – El envejecimiento no está previsto por la evolución 
> ‘La muerte de la muerte’ – La muerte será opcional hacia 2045 
Los centenarios pueden multiplicarse por cuatro en 2050
> Proyecto para la integración humanos-máquinas
> ‘La vida en cuatro letras’ – Carlos López-Otín
> El investigador Manel Esteller y la periodista Silvia Cóppulo – La herencia genética