Οι Πρωτοπόροι Επεξεργασίας Γονιδίων CRISPR κερδίζουν το Βραβείο Kavli για τη Νανοεπιστήμη
Παρά το γεγονός ότι παρουσιάστηκε μόλις πριν από μισή ντουζίνα χρόνια, το απλό και ισχυρό εργαλείο επεξεργασίας DNA που ονομάζεται CRISPR-Cas Χαιρετίζεται πλέον συνήθως ως μία από τις μεγαλύτερες προόδους της βιοτεχνολογίας του περασμένου αιώνα. Σήμερα το πρωί, τρεις πρωτοπόροι στην ανάπτυξη αυτής της νανοτεχνολογίας — η Emmanuelle Charpentier του Ινστιτούτου Max Planck για τη Βιολογία Λοιμώξεων στο Βερολίνο, η Jennifer Doudna από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και ο Virginijus Šikšnys από το Πανεπιστήμιο του Βίλνιους στη Λιθουανία — βραβεύτηκαν με το βραβείο Kavli. μεταξύ των πιο διάσημων διακρίσεων που αναγνωρίζουν εξαιρετικά επιτεύγματα στη νανοεπιστήμη, την αστροφυσική και τη νευροεπιστήμη.
«Ένα ελβετικό μαχαίρι που σας επιτρέπει να επιδιορθώνετε γονίδια» είναι ο τρόπος με τον οποίο ο Charpentier περιέγραψε το CRISPR (όπως συνήθως αποκαλείται εν συντομία). Η Laura H. Greene, η επικεφαλής επιστήμονας του Εθνικού Εργαστηρίου Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου και πρώην πρόεδρος της American Physical Society, το αποκάλεσε «ένα καινοτόμο νανοεργαλείο» στην τελετή ανακοίνωσης. "Οι δυνατότητές του για θετικές καινοτομίες θα προκαλέσουν πραγματικά επαναστάσεις σε πολλούς, πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της ιατρικής, της βιολογίας και της γεωργίας."
Είναι ακόμη πιο εντυπωσιακό το γεγονός ότι το CRISPR είναι μια τεχνολογία που εμπνέεται άμεσα από περίεργα χαρακτηριστικά στο γονιδίωμα των περισσότερων βακτηρίων:σύνολα από πολύ επαναλαμβανόμενες παλινδρομικές αλληλουχίες βάσεων διάσπαρτες με τμήματα άλλου DNA. Τα βακτήρια τα δημιουργούν αυτά επεξεργάζοντας το δικό τους DNA για να περάσουν αποσπάσματα γονιδίων από ιούς εισβολής μεταξύ των επαναλήψεων. Με αυτόν τον τρόπο, τα βακτήρια και οι απόγονοί τους διατηρούν μια «μνήμη» αυτών των ιών που βοηθά τα βακτήρια να αναπτύξουν γρήγορα άμυνες έναντι παρόμοιων λοιμώξεων.
Νωρίς, οι Charpentier και Doudna αναγνώρισαν πώς το σύστημα CRISPR στα βακτήρια και το Cas9 ένζυμο για την κοπή DNA μπορεί να συνδυαστεί και να επιλεγεί για να δημιουργηθεί ένα σύστημα για την ακριβή επεξεργασία των γονιδιωμάτων. Η διατλαντική τους συνεργασία απέδωσε ένα τέτοιο σύστημα, το οποίο περιέγραψαν στο Science τον Ιούνιο του 2012. Εν τω μεταξύ, ο Šikšnys και οι Ευρωπαίοι συνάδελφοί του έφτασαν ανεξάρτητα και ταυτόχρονα στην ίδια σχεδόν λύση. Η δουλειά τους δημοσιεύτηκε στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών τον Σεπτέμβριο του 2012.
(Εμφανώς απουσιάζουν από τη λίστα των τιμώμενων ονόματα όπως ο Feng Zhang του Broad Institute και του Massachusetts Institute of Technology, ο οποίος κατέχει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στην τεχνολογία CRISPR και ο George Church του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, ο οποίος δημοσίευσε πρώτες μελέτες με τον Zhang που εφάρμοσε την τεχνική στα ανθρώπινα κύτταρα. Ο αγώνας για την πίστωση για το CRISPR ήταν σκληρός και δημόσιος, και αναμφίβολα θα έρθει ξανά στο κεφάλι όταν το έργο λάβει το αναπόφευκτο βραβείο Νόμπελ.)
Σε μια ιστορία του 2015 για το Quanta , ο Carl Zimmer έκανε μια ανασκόπηση της ιστορίας του CRISPR και των εξαιρετικών δυνατοτήτων του, όχι μόνο ως κινητήρια δύναμη για καινοτομία στη βιοτεχνολογία αλλά ως εργαλείο για βασική βιολογική έρευνα.
Μέρος αυτού που πολλοί βρίσκουν είτε συναρπαστικό είτε τρομακτικό για το CRISPR είναι ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία «γονιδιακών οδηγιών» - ειδικές συνελεύσεις γονιδιακής επεξεργασίας του DNA που θα εξαπλωθούν σε όλους τους απογόνους ενός ατόμου και θα μπορούσαν τελικά να προσθέσουν ή να εξαλείψουν ένα χαρακτηριστικό από ένα ολόκληρο τον πληθυσμό στην άγρια φύση. Τα γονιδιακά κίνητρα φαίνονται από καιρό δελεαστικά για τους ερευνητές που θα ήθελαν, ας πούμε, να φτιάξουν κουνούπια που δεν είναι ικανά να μεταφέρουν ελονοσία, αλλά δεν υπήρχε μια τεχνολογία για την κατασκευή τους. Το CRISPR το άλλαξε. Όμως, όπως ανέφερε η Brooke Borel σε ένα ζευγάρι ιστορίες από το 2016, οι επιστήμονες που στοχεύουν να επανασχεδιάσουν άγριους πληθυσμούς με γονιδιακές μονάδες CRISPR μπορεί να διαπιστώσουν ότι η εξέλιξη τους αντιστέκεται σε κάθε βήμα και ότι ο έλεγχος της εξάπλωσης των γονιδιακών ορμών στο σημείο που επιθυμούν μπορεί να είναι πολύ πιο δύσκολος απ' όσο φαίνεται.
Εκτός από το βραβείο νανοεπιστήμης, το βραβείο Kavli 2018 στην αστροφυσική απονεμήθηκε στην Ewine van Dishoeck του Πανεπιστημίου του Leiden στην Ολλανδία για τις μελέτες της σχετικά με τις χημικές διεργασίες που διαμορφώνουν την ανάπτυξη και την εξέλιξη των διαστρικών πάγων. Η συμπεριφορά αυτών των υλικών επηρεάζει καθοριστικά τον τρόπο με τον οποίο τα αστέρια και οι πλανήτες συσσωρεύονται από το διάχυτο, ψυχρό διαστρικό μέσο. Η Van Dishoeck και η ομάδα της πρωτοστάτησαν στην ποσοτική κατανόηση αυτού του θέματος.
Το φετινό βραβείο Kavli για τις νευροεπιστήμες μοιράστηκαν οι James Hudspeth του Πανεπιστημίου Rockefeller, Robert Fettiplace από το Πανεπιστήμιο του Wisconsin, Madison και Christine Petit του Ινστιτούτου Pasteur στη Γαλλία. Οι Hudspeth και Fettiplace έκαναν ανεξάρτητες, συμπληρωματικές ανακαλύψεις σχετικά με το πώς η αίσθηση της ακοής μας προκύπτει από τη μετατροπή των δονήσεων των μικροσκοπικών τριχωτών κυττάρων στο εσωτερικό αυτί σε νευρικά σήματα. Η Petit αναγνώρισε περισσότερα από 20 γονίδια που διέπουν καθοριστικά την ανάπτυξη του εσωτερικού αυτιού και της ακοής και έδειξε πώς οι μεταλλάξεις αυτών των γονιδίων συμβάλλουν σε μορφές κληρονομικής κώφωσης.
Επιτροπές που οργανώθηκαν από το Ίδρυμα Kavli, τη Νορβηγική Ακαδημία Επιστημών και Γραμμάτων και το Νορβηγικό Υπουργείο Παιδείας και Έρευνας επέλεξαν τους νικητές, οι οποίοι θα τιμηθούν με χρυσά μετάλλια σε τελετή του Σεπτεμβρίου στο Όσλο. Κάθε βραβείο συνοδεύεται από ένα βραβείο 1 εκατομμυρίου $ που θα μοιραστεί μεταξύ των βραβευθέντων.
